第四講 NiosII 嵌入式軟核

1、 Nios II嵌入式軟核嵌入式軟核 Nios II的實(shí)現(xiàn)需要考慮以下的實(shí)現(xiàn)需要考慮以下3種折衷：種折衷： 功能部件或多或少 功能部件的包含與否 硬件實(shí)現(xiàn)或軟件模擬 Nios II體系結(jié)構(gòu)包含32個(gè)32位通用寄存器，6個(gè)32位控制寄存器。1 Nios II處理器的處理器的ALU實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)種類描述 算術(shù)ALU支持有（無(wú)）符號(hào)操作數(shù)的+、-、*、/算術(shù)運(yùn)算操作。關(guān)系 ALU支持有（無(wú)）符號(hào)操作數(shù)的=、!= 、=、=cmpgeu無(wú)符號(hào)=cmpgtu無(wú)符號(hào)數(shù) cmpgt有符號(hào)7 尋址方式與指令集分類尋址方式與指令集分類指 令 描 述 cmple 無(wú)符號(hào)數(shù)= cmpleu 無(wú)符號(hào)數(shù)=cmplt有符號(hào)數(shù)cm

2、pltu無(wú)符號(hào)數(shù)cmpeqi、cmpneicmpgei、cmpgeuicmpgti、cmpgtuicmplei、cmpleuicmplti、cmpltui這些指令是采用立即尋址的比較指令。它們比較一個(gè)寄存器和一個(gè)16位立即數(shù)的值。有符號(hào)操作符號(hào)擴(kuò)展立即數(shù)到32位。無(wú)符號(hào)操作用0將高位添滿。 7 尋址方式與指令集分類尋址方式與指令集分類 移位和循環(huán)移位指令移位和循環(huán)移位指令 該類指令中循環(huán)或移位的位數(shù)由一個(gè)寄存器或一個(gè)立即數(shù)指定。如下表所示。指 令 描 述 rol、ror、roli rol和roli指令提供循環(huán)左移。roli使用一個(gè)立即數(shù)來(lái)指定循環(huán)移位的位數(shù)。ror指令提供循環(huán)右移。ror沒有立

3、即尋址方式，因?yàn)閞oli能被用來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣的操作。 sll、slli、srasrl、srai、srli 這些移位指令執(zhí)行C語(yǔ)言中的操作符。Sll、 slli、srl和srli指令提供左和右邏輯移位操作，插入0。sra和srai指令提供算術(shù)右移，復(fù)制最高位的符號(hào)位。Slli、srli和srai使用一個(gè)立即數(shù)指定移位的位數(shù)。7 尋址方式與指令集分類尋址方式與指令集分類 程序控制指令程序控制指令 Nios II結(jié)構(gòu)支持無(wú)條件跳轉(zhuǎn)和調(diào)用指令如下表1所示。這些指令沒有延遲槽。 條件轉(zhuǎn)移指令直接比較寄存器的內(nèi)容。若表達(dá)式為真，則轉(zhuǎn)移。如下表2所示。 轉(zhuǎn)移指令支持C語(yǔ)言中的相等和關(guān)系比較符： =和！= 和和=

4、（有符號(hào)和無(wú)符號(hào)） 條件轉(zhuǎn)移指令沒有延遲槽。7 尋址方式與指令集分類尋址方式與指令集分類指令描 述 call該指令使用一個(gè)立即數(shù)作為子程序的絕對(duì)地址，來(lái)調(diào)用一個(gè)子程序，將返回地址存在ra寄存器中。callr該指令調(diào)用一個(gè)子程序，子程序絕對(duì)地址包含在寄存器中，將返回地址存在ra寄存器中。retret指令用于從call和callr調(diào)用的子程序中返回。Ret裝載和執(zhí)行ra中指定的地址處的指令。jmpJmp指令跳轉(zhuǎn)到某個(gè)寄存器中包含的絕對(duì)地址。Jmp用來(lái)實(shí)現(xiàn)C語(yǔ)言中的switch語(yǔ)句。br相對(duì)當(dāng)前指令的跳轉(zhuǎn)指令。一個(gè)有符號(hào)立即數(shù)提供下一條要執(zhí)行指令的偏移量。表17 尋址方式與指令集分類尋址方式與指令集

5、分類指 令描 述bge、bgeu、bgt、bgtu、ble、bleublt、bltu、beq、bne這些指令比較2個(gè)寄存器的內(nèi)容，若表達(dá)式為真，則進(jìn)行相對(duì)轉(zhuǎn)移。表2其他控制指令如下表所示。 7 尋址方式與指令集分類尋址方式與指令集分類指 令描 述trap、eretTrap指令產(chǎn)生異常中斷，eret指令從異常返回。Trap保存status寄存器的內(nèi)容在estatus 中，保存返回地址在ea寄存器中，然后轉(zhuǎn)到異常處理程序。eret指令通過(guò)從estatus恢復(fù)status的內(nèi)容而從異常返回，執(zhí)行ea所指示的地址處的指令。Breat、bretTrap指令產(chǎn)生斷點(diǎn)，bret從斷點(diǎn)返回。Trap和bret由軟件調(diào)試工具使用，編程者在應(yīng)用程序中決不能使用這些指令。Rdctl、wrctlRdctl和wrctl指令讀寫控制寄存器，例如status寄存器。Flushd、flushi、initd、initi這些指令用來(lái)管理數(shù)據(jù)和指令緩存。 flushp