Evolução do circuito do lab 3

Transcrição

1 clock Evolução do circuito do lab 3 8 dado externo 2 Unidade de Controlo 3 A CE 8 A B FLAGS 4 R FLAGS 8 CE R3 R2 R1 CE CE CE 4 95 Quais as alterações ao circuito do lab 3? Tal como A, R1, R2 e R3 são registos R1, R2 e R3 só podem ser escritos com o valor que está em A O operando B da ALU pode ser um dado externo ou os valores de R1, R2 ou R3, conforme as entradas de selecção do multiplexer Todos os registos têm uma entrada clock enable (CE) Para que um registo seja escrito, o seu sinal CE tem que estar activo Por exemplo, para realizar, o registo A não deve ser alterado É acrescentada uma unidade de controlo É uma máquina de estados (usa a transição negativa do clock) Define as sequências de valores a aplicar nos sinais de controlo para realizar operações complexas em vários ciclos de relógio 96 MIEEC - FEUP/DEEC 1

2 Para que servem os registos R1, R2 e R3? Como calcular com o circuito do lab3 a expressão? (A + X)*4 (A - Y) (A representa o valor no registo A; X e Y são dados introduzidos no operando B da ALU) Como cada operação que a ALU faz estraga o valor de A seria preciso tomar nota do valor inicial de A......e guardar um resultado intermédio: (A-Y) ou (A+X)*4 conclusão: são necessários mais registos para resultados intermédios Os 3 novos registos permitem guardar até 3 valores Neste novo circuito podem ser usados com entradas da ALU e podem ser escritos com os resultados intermédios de um cálculo 97 Como calcular (A + X)*4 (A - Y)? A sequência de operações pode ser: Guardar o valor inicial de A num dos registos Calcular o valor de A Y (note que o resultado fica sempre em A) Guardar o valor intermédio de A noutro registo Recuperar o valor inicial de A Calcular (A + X)*4 Calcular a diferença entre A e o valor intermédio de A lido de um registo Como realizar esta sequência de operações? É necessário definir os sinais de controlo que em cada ciclo de relógio realizam cada uma das operações elementares 98 MIEEC - FEUP/DEEC 2

3 Sequência de sinais de controlo ( para calcular (A + X)*4 (A - Y) ) Operação A A - Y Valor de Y 1 R2 A 0 A A + X 0 A A << 1 1 A A << 1 1 A A R2 1 Nota: indiferente significa que o valor não intervém na operação 99 Conceito de instrução É possível definir outras sequências de controlo (instruções) Cada sequência realiza uma operação entre dados de 8 bits É impraticável construir todas as sequências possíveis! Vamos construir dois tipos de instruções Instruções aritméticas e lógicas Um dos operandos é sempre um registo O outro operando pode ser um registo ou um dado externo O resultado vai sempre para um registo (e fica também em A) O registo A chama-se geralmente acumulador (acumula o resultado) Instruções para transferências de dados Movem dados entre os registos R1, R2 e R3 e o acumulador (registo A) Carregar o registo A com um dado externo Mover um dado de Ri para Rj obriga a modificar o valor de A Carregar um registo Ri com um dado externo altera o valor de A 100 MIEEC - FEUP/DEEC 3

4 (os 2 operandos são registos Ri) + R2 0 A A + R2 0 R3 R1 ^ R2 0 A A ^ R (um operando é um registo Ri e o outro é um dado externo) - X 0 A A - X 1 R3 R1 X 0 A A X MIEEC - FEUP/DEEC 4

5 A A R3 (um operando é o registo A) A A R A A ^ X A A ^ X 1 A A * 2 A A << A - A (só com um operando) A A ^ FFh FFh 1 A A R3 -A A A ^ FFh FFh 1 A A MIEEC - FEUP/DEEC 5

6 A X Exemplos de instruções para transferência de dados A X 0 A R2 A R R1 R2 Exemplos de instruções para transferência de dados A R2 0 R3 X A X MIEEC - FEUP/DEEC 6

7 Conceito de programa Um programa é uma sequência de instruções Para executar uma tarefa determinada Cada instrução necessita de 1 ou mais ciclos de relógio Em cada ciclo realiza-se uma micro-instrução Programa para calcular: R3 = (A+X)*4 (A-Y) (1 clock) A A Y (1 clocks) R2 -A (3 clocks) + X (2 clocks) A A * 2 (1 clock) A A * 2 (1 clock) + R2 (2 clocks) 107 MIEEC - FEUP/DEEC 7