Hardware Reference
In-Depth Information
Befehlsregister »Instr«. In der Operandenholphase (OF) werden zwei Ope-
randen aus den Arbeitsregistern geladen. Quellregister sind die Teile des Be-
fehlsregisters, in denen die Operandenadressen stehen. Zielregister sind die
Operandenregister »OReg_A« und »OReg_B«. Zeitgleich werden in dieser
Pipeline-Phase der Operationscode in das Register »Opcode« und die Ergeb-
nisadresse in das Register »ARegY1« kopiert. Das Weiterzählen der Befehls-
adresse im Register »PCount« soll gleichfalls der Operandenholphase zugeord-
net werden, weil in den später einzuführenden Sprungbefehlen in dieser Phase
die Sprungadresse zugewiesen wird. In der Ausführungsphase (EX) wird mit
den beiden Operanden aus den Registern »OReg_A« und »OReg_B« eine
Operation ausgeführt. Die auszuführende Operation legt der Inhalt des Re-
gisters »Opcode« fest. Zielregister ist das Ergebnisregister »Ergebnis«. Das
berechnete Ergebnis besteht aus dem Wert und Flags. Die Flags sind ein-
zelne Bits mit Zusatzinformationen über das Ergebnis, die für die nachfol-
genden Operationen aufbewahrt werden, z.B. der Übertrag einer Addition.
Zeitgleich mit der Operationsausführung wird die Ergebnisadresse aus dem
Register »ARegY1« in das Register »ARegY2« weitergeschoben. In der Er-
gebnisschreibphase (RW) wird der Ergebniswert in den Registersatz unter der
Adresse, die im Register »ARegY2« steht, gespeichert.
ARegY1 ARegY2
Befehls-
Registersatz
speicher
PCount
Instr
Opcode
ROM
+1
x
1
a
1
RAM
y
1
Wert
1
w
1
ORegA
IF
x
2
a
2
x
3
a
3
y
2
Ergebnis
0
w
2
ORegB
ALU
a)
y
3
Flags
IF
OF
Befehlscodeholen
Operandenholen
Operationausf¨uhren
0
w
3
OF EX
RW
EX
RWErgebnisschreiben
PCount
Instr
ORegA,ORegBOperandenregister
Befehlsz¨ahler
Zeitschritt
Befehlsregister
IF
OF
EX
RW
1
···
···
···
2
1
3
4
5
6
Opcode Operationscoderegister
ARegY1,ARegY2
Ergebnis Ergebnisregister
2
3
4
5
Ergebnisadressregister
Pipeline-
phasen
···
······
1
2
3
4
b)
1
2
3
Abb. 5.19. Datenfluss der Verarbeitungsbefehle in einem RISC-Prozessor a)
Blockspeicher-Verarbeitungswerk-Struktur b) Pipeline-Ablauf
Die Register-Transfer-Operationen aller Pipeline-Phasen werden gleichzei-
tig abgearbeitet. In jedem Takt wird für einen Befehl das Befehlswort gelesen.
Für den vorherigen Befehl werden zwei Operanden gelesen. Der zwei Takte
zuvor gestartete Befehl wird ausgeführt und für den drei Takte zuvor gestar-
