第4章 處理器體系結(jié)構(gòu)

4.1 Y86-64指令集體系結(jié)構(gòu)

? ? 一個(gè)指令集體系結(jié)構(gòu)包括定義各種狀態(tài)單元诡挂、指令集和它們的編碼秀仲、一組編程規(guī)范和異常事件處理

? ? 4.1.1 程序員可見(jiàn)的狀態(tài)

?? ?? ? ?程序寄存器、條件碼疼鸟、程序計(jì)數(shù)器蹬屹、內(nèi)存扮碧。狀態(tài)碼指明程序是否運(yùn)行正常,或者發(fā)生了某個(gè)特殊事件

? ?4.13 指令編碼

?? ?? ? 每條指令需要1-10個(gè)字節(jié)不等堤瘤,這取決于需要那些字段玫芦。每條指令的第一個(gè)字節(jié)表明指令的類型。這個(gè)字節(jié)分為兩個(gè)部分宙橱,每部分4位:高4位是代碼(code)部分姨俩,低4位是功能(function)部分

4.2 邏輯設(shè)計(jì)和硬件控制語(yǔ)言HCL

?? ??? ?大多數(shù)現(xiàn)代電路技術(shù)都是用信號(hào)線上的高電壓或低電壓來(lái)表示不同的位值。邏輯1是用1.0伏特左右的高電壓表示的师郑,而邏輯0是用0.0伏特左右的低電壓表示的环葵。實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)需要三個(gè)主要組成部分:計(jì)算對(duì)位進(jìn)行操作的函數(shù)的組合邏輯、存儲(chǔ)位的存儲(chǔ)器單元宝冕,以及控制存儲(chǔ)器單元更新的時(shí)鐘信號(hào)

?? ?4.2.1邏輯門(mén)

?? ??? ?? ? 邏輯門(mén)是數(shù)字電路的基本計(jì)算單元张遭。他們產(chǎn)生的輸出,等于他們輸入位值的某個(gè)布爾函數(shù)(AND地梨、OR菊卷、NOT)

? ? 4.2.2 組合電路和HCL布爾表達(dá)式

?? ??? ?? ? 將很多邏輯門(mén)組合成一個(gè)網(wǎng)缔恳,就能構(gòu)建計(jì)算機(jī),稱為組合電路洁闰。

?? ??? ?? ? 每個(gè)邏輯門(mén)的輸入必須連接到下述選項(xiàng)之一:1)一個(gè)系統(tǒng)輸入歉甚,2某個(gè)存儲(chǔ)器單元的輸出 3)某個(gè)邏輯門(mén)的輸出

?? ??? ?? ? 兩個(gè)或多個(gè)邏輯門(mén)的輸出不能連接在一起。否則它們可能會(huì)使線上的信號(hào)矛盾扑眉,可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)不合法的電壓或電路故障

?? ??? ?? ? 這個(gè)網(wǎng)必須是無(wú)環(huán)的纸泄。也就是網(wǎng)中不能有路徑經(jīng)過(guò)一系列的門(mén)而形成一個(gè)回路,這樣的回路會(huì)導(dǎo)致該網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的函數(shù)有歧義

? ? 4.2.3 字級(jí)的組合電路和HCL整數(shù)表達(dá)式

?? ??? ?? ? 通過(guò)將邏輯門(mén)組合成大的網(wǎng)腰素,可以構(gòu)造出能計(jì)算更加復(fù)雜函數(shù)的組合電路聘裁。通常,我們?cè)O(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)字進(jìn)行操作的電路

? ? 4.2.4 集合關(guān)系

?? ??? ?? ? 很多時(shí)候都需要將一個(gè)信號(hào)與許多可能匹配的信號(hào)做比較弓千,以此來(lái)檢測(cè)正在處理的某個(gè)指令代碼是否屬于某一類指令代碼

? 4.2.5 存儲(chǔ)器和時(shí)鐘

?? ??? ?? ? 存儲(chǔ)設(shè)備都是由同一個(gè)時(shí)鐘控制的衡便,時(shí)鐘是一個(gè)周期性信號(hào),決定什么時(shí)候要把新值加載到設(shè)備中

?? ??? ?? ? 時(shí)鐘寄存器(寄存器):存儲(chǔ)單個(gè)位或字洋访。時(shí)鐘信號(hào)控制寄存器加載輸入值

?? ??? ?? ? 隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(內(nèi)存):存儲(chǔ)多個(gè)字镣陕,用地址來(lái)選擇該讀或改寫(xiě)哪個(gè)字

4.3 Y86-64的順序?qū)崿F(xiàn)

? ? 4.3.1 將處理組織成階段

?? ?? ? ? ?各個(gè)階段以及各階段內(nèi)執(zhí)行操作的簡(jiǎn)略描述:

? ? ? ? ? 取指 fetch:取指階段從內(nèi)存讀取指令字節(jié),地址為程序計(jì)數(shù)器(PC)的值捌显。從指令中抽取出指令指示符字節(jié)的兩個(gè)四位部分茁彭,稱為icode(指令代碼)和ifun(指令功能)

? ? ? ? ? 譯碼decode:譯碼階段從寄存器文件讀入最多兩個(gè)操作數(shù),得到值valA和/或valB

? ? ? ? ? 執(zhí)行execute? ? :在執(zhí)行階段扶歪,算術(shù)/邏輯單元要么執(zhí)行指令指明的操作理肺,計(jì)算內(nèi)存引用的有效地址,要么增加或者減少棧指針

? ? ? ? ?訪存memory:訪存階段可以將數(shù)據(jù)寫(xiě)入內(nèi)存善镰,或者從內(nèi)存讀出數(shù)據(jù)

? ? ? ? ?寫(xiě)回 write back:寫(xiě)回階段最多可以寫(xiě)兩個(gè)結(jié)果到寄存器文件

? ? ? ? ?更新PC :將PC設(shè)置成下一條指令的地址

? 4.3.2 SEQ硬件結(jié)構(gòu)


4.3.3SEQ的時(shí)序

4.3.4 SEQ階段的實(shí)現(xiàn)

4.4 流水線的通用原理

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請(qǐng)聯(lián)系作者
  • 序言:七十年代末妹萨,一起剝皮案震驚了整個(gè)濱河市,隨后出現(xiàn)的幾起案子炫欺,更是在濱河造成了極大的恐慌乎完,老刑警劉巖,帶你破解...
    沈念sama閱讀 219,110評(píng)論 6 508
  • 序言:濱河連續(xù)發(fā)生了三起死亡事件品洛,死亡現(xiàn)場(chǎng)離奇詭異树姨,居然都是意外死亡,警方通過(guò)查閱死者的電腦和手機(jī)桥状,發(fā)現(xiàn)死者居然都...
    沈念sama閱讀 93,443評(píng)論 3 395
  • 文/潘曉璐 我一進(jìn)店門(mén)帽揪,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來(lái),“玉大人辅斟,你說(shuō)我怎么就攤上這事转晰。” “怎么了?”我有些...
    開(kāi)封第一講書(shū)人閱讀 165,474評(píng)論 0 356
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵查邢,是天一觀的道長(zhǎng)蔗崎。 經(jīng)常有香客問(wèn)我,道長(zhǎng)扰藕,這世上最難降的妖魔是什么缓苛? 我笑而不...
    開(kāi)封第一講書(shū)人閱讀 58,881評(píng)論 1 295
  • 正文 為了忘掉前任,我火速辦了婚禮邓深,結(jié)果婚禮上他嫡,老公的妹妹穿的比我還像新娘。我一直安慰自己庐完,他們只是感情好,可當(dāng)我...
    茶點(diǎn)故事閱讀 67,902評(píng)論 6 392
  • 文/花漫 我一把揭開(kāi)白布徘熔。 她就那樣靜靜地躺著门躯,像睡著了一般。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪酷师。 梳的紋絲不亂的頭發(fā)上讶凉,一...
    開(kāi)封第一講書(shū)人閱讀 51,698評(píng)論 1 305
  • 那天,我揣著相機(jī)與錄音山孔,去河邊找鬼懂讯。 笑死,一個(gè)胖子當(dāng)著我的面吹牛台颠,可吹牛的內(nèi)容都是我干的褐望。 我是一名探鬼主播,決...
    沈念sama閱讀 40,418評(píng)論 3 419
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開(kāi)眼串前,長(zhǎng)吁一口氣:“原來(lái)是場(chǎng)噩夢(mèng)啊……” “哼瘫里!你這毒婦竟也來(lái)了?” 一聲冷哼從身側(cè)響起荡碾,我...
    開(kāi)封第一講書(shū)人閱讀 39,332評(píng)論 0 276
  • 序言:老撾萬(wàn)榮一對(duì)情侶失蹤谨读,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎,沒(méi)想到半個(gè)月后坛吁,有當(dāng)?shù)厝嗽跇?shù)林里發(fā)現(xiàn)了一具尸體劳殖,經(jīng)...
    沈念sama閱讀 45,796評(píng)論 1 316
  • 正文 獨(dú)居荒郊野嶺守林人離奇死亡,尸身上長(zhǎng)有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內(nèi)容為張勛視角 年9月15日...
    茶點(diǎn)故事閱讀 37,968評(píng)論 3 337
  • 正文 我和宋清朗相戀三年拨脉,在試婚紗的時(shí)候發(fā)現(xiàn)自己被綠了哆姻。 大學(xué)時(shí)的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片。...
    茶點(diǎn)故事閱讀 40,110評(píng)論 1 351
  • 序言:一個(gè)原本活蹦亂跳的男人離奇死亡女坑,死狀恐怖填具,靈堂內(nèi)的尸體忽然破棺而出,到底是詐尸還是另有隱情,我是刑警寧澤劳景,帶...
    沈念sama閱讀 35,792評(píng)論 5 346
  • 正文 年R本政府宣布誉简,位于F島的核電站,受9級(jí)特大地震影響盟广,放射性物質(zhì)發(fā)生泄漏闷串。R本人自食惡果不足惜,卻給世界環(huán)境...
    茶點(diǎn)故事閱讀 41,455評(píng)論 3 331
  • 文/蒙蒙 一筋量、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望烹吵。 院中可真熱鬧,春花似錦桨武、人聲如沸肋拔。這莊子的主人今日做“春日...
    開(kāi)封第一講書(shū)人閱讀 32,003評(píng)論 0 22
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽(yáng)凉蜂。三九已至,卻和暖如春性誉,著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間窿吩,已是汗流浹背。 一陣腳步聲響...
    開(kāi)封第一講書(shū)人閱讀 33,130評(píng)論 1 272
  • 我被黑心中介騙來(lái)泰國(guó)打工错览, 沒(méi)想到剛下飛機(jī)就差點(diǎn)兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留纫雁,地道東北人。 一個(gè)月前我還...
    沈念sama閱讀 48,348評(píng)論 3 373
  • 正文 我出身青樓倾哺,卻偏偏與公主長(zhǎng)得像轧邪,于是被迫代替她去往敵國(guó)和親。 傳聞我的和親對(duì)象是個(gè)殘疾皇子羞海,可洞房花燭夜當(dāng)晚...
    茶點(diǎn)故事閱讀 45,047評(píng)論 2 355

推薦閱讀更多精彩內(nèi)容