PicoBlaze處理器的指令系統(tǒng)-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯PicoBlaze處理器的指令系統(tǒng)-基礎(chǔ)電子PicoBlaze處理器采用精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)(RISC)，即具有固定的單指令長(zhǎng)度和固定的指令執(zhí)行周期，每一條指令的執(zhí)行需要兩個(gè)時(shí)鐘周期，如圖1所示。指令的長(zhǎng)度PicoBlaze為18位，可尋址空間為1024字節(jié)。而CoolBlaze(基于CPLD的PicoBlaze)則為16位，可尋址空間為256個(gè)字節(jié)。我們以CoolBlaze來(lái)說(shuō)明指令系統(tǒng)。

圖1PicoBlaze處理器指令執(zhí)行時(shí)序

說(shuō)明：在指令集中，“X”和“Y”用來(lái)定義相關(guān)寄存器“s”，其范圍為0～7；“kk”用來(lái)表示范圍在00～FF的一個(gè)常數(shù)值；“aa”用來(lái)表示范圍在00～FF的地址；“pp”用來(lái)表示范圍在00～FF的一個(gè)口地址；“C”和“D”表示指令的編碼。

1．程序控制組

程序控制組(ProgramControlGroup)由跳轉(zhuǎn)指令JUMP、子程序調(diào)用指令CALL和子程序返回指令RETURN構(gòu)成，如圖2所示。

(2)跳轉(zhuǎn)(JUMP)指令

在正常條件下，程序計(jì)數(shù)器(PC)自動(dòng)地將指針調(diào)整到下一條指令。由于程序計(jì)數(shù)器是8位寬度，尋址空間為256(十六進(jìn)制為00～FF)。當(dāng)計(jì)數(shù)器到FF時(shí)，將會(huì)自動(dòng)地變成00。

圖2程序控制組結(jié)構(gòu)

JUMP指令用所設(shè)定的新地址來(lái)改變程序執(zhí)行順序。另外，該指令也可以是條件轉(zhuǎn)移。條件轉(zhuǎn)移將根據(jù)進(jìn)位標(biāo)志(CARRY)和零標(biāo)志(ZERO)的狀態(tài)來(lái)執(zhí)行，但條件轉(zhuǎn)移指令本身不會(huì)影響這兩個(gè)標(biāo)志位。

每一條JUMP指令都必須用兩位十六進(jìn)制數(shù)來(lái)指定8位地址，匯編程序?qū)?huì)編譯成相應(yīng)的代碼。

(2)調(diào)用指令CALL

調(diào)用指令CALL的操作類似于轉(zhuǎn)移指令JUMP，也由所設(shè)定的新地址來(lái)改變程序執(zhí)行順序。CALL指令可以是無(wú)條件調(diào)用或條件調(diào)用，當(dāng)執(zhí)行該指令后，程序計(jì)數(shù)器將把當(dāng)前的計(jì)數(shù)值壓入堆棧，并用所設(shè)定的新地址替換。調(diào)用指令CALL不會(huì)影響標(biāo)志位的狀態(tài)，肖條件調(diào)用時(shí)需判斷狀態(tài)位。

CoolBlaze的堆棧深度僅為4個(gè)字節(jié)，即只能嵌套4個(gè)調(diào)用指令，而FPGA型PicoBlaze的堆棧深度可以有31個(gè)字節(jié)。由于中斷操作時(shí)也需要用到一個(gè)堆棧，因此通常情況下應(yīng)保留一個(gè)堆棧；除非中斷操作被禁止。

堆棧用獨(dú)立的緩沖器實(shí)現(xiàn)，當(dāng)堆棧滿后將會(huì)覆蓋前面的值。每一條CALL指令都必須用兩位十六進(jìn)制數(shù)來(lái)指定8位地址，匯編程序?qū)?huì)編譯成相應(yīng)的代碼。

(3)子程序返回指令RETURN

子程序返回指令與調(diào)用指令是相對(duì)應(yīng)的，也分為無(wú)條件返回和條件返回。執(zhí)行RET