Inserindo o Controle

Inserindo o Controle
Organização de Computadores
• Identifica pontos de controle no caminho de dados
–
Busca da instrução
–
Operações lógicas e aritméticas
–
Memória
• Identifica tipo de controle do sinal
–
Fluxo de dados através de multiplexadores
–
Escrita de dados
• Deriva sinais de controle para cada instrução
• Coloca todos os sinais juntos
Busca da Instrução no Final do Ciclo
Organização de Computadores
PC +1
1
Resultado
da UAL
Somador
Registradores
PC
Endereço
de leitura
Instrução
Memória
de Instruções
M
U
X
RegDst
Reg a ser
lido #1
Reg a ser
lido #2
Reg a ser
escrito
Dado de
escrita
EscReg
16
Somador
Operação da UAL
UAL fonte
M
u
x
Zero
Resultado
da UAL
UAL
Exten- 32
são
de
sinal
M
u
x
Don’t care
(X)
DvC= 0
Controle para Operação Aritmética
Organização de Computadores
PC +1
1
Resultado
da UAL
Somador
Registradores
PC
Endereço
de leitura
Instrução
Memória
de Instruções
M
U
X
RegDst
=1
Somador
Operação da UAL
=op
3
Reg a ser
lido #1
UAL fonte
Reg a ser
=0
Zero
lido #2
Reg a ser
Resultado
M
escrito
da UAL
u
x
Dado de
UAL
escrita
EscReg
=1 16 Exten- 32
são
de
sinal
M
u
x
DvC
=0
EscMem =0
Memória
de dados
Endereço Dado
lido
Dado a
ser escrito
LerMem
=0
MemParaReg
=1
0
M
u
x
1
Controle para Operação de Carga
Organização de Computadores
PC +1
1
Resultado
da UAL
Somador
Registradores
PC
Endereço
de leitura
Instrução
Memória
de Instruções
M
U
X
RegDst
=0
Reg a ser
lido #1
Reg a ser
UAL fonte
lido #2
=1
Reg a ser
0
M
escrito
u
x
Dado de
1
escrita
EscReg
=1 16 Exten- 32
são
de
sinal
Somador
Operação da UAL
3
=Add
Zero
Resultado
da UAL
UAL
M
u
x
DvC
=0
EscMem =0
Memória
de dados
Endereço Dado
lido
Dado a
ser escrito
LerMem
=1
MemParaReg
=0
0
M
u
x
1
Controle para Operação de
Armazenamento
Organização de Computadores
PC +1
1
Resultado
da UAL
Somador
Registradores
PC
Endereço
de leitura
Instrução
Memória
de Instruções
Reg a ser
lido #1
Reg a ser
UAL fonte
M
lido #2
=1
U
Reg a ser
0
M
X
escrito
u
x
Dado de
1
escrita
RegDst
=X EscReg
=0 16 Exten- 32
são
de
sinal
Somador
Operação da UAL
3
=Add
Zero
Resultado
da UAL
UAL
M
u
x
DvC
=0
EscMem =1
Memória
de dados
Endereço Dado
lido
Dado a
ser escrito
LerMem
=0
MemParaReg
=X
M
u
x
Controle para Operação de Desvio
Condicional (beq)
Organização de Computadores
PC+1
1
Resultado
da UAL
Somador
Registradores
PC
Endereço
de leitura
Instrução
Memória
de Instruções
Reg a ser
lido #1
Reg a ser
UAL fonte
M
lido #2
=0
U
Reg a ser
M
X
escrito
u
x
Dado de
escrita
RegDst
=X EscReg
=0 16 Exten- 32
são
de
sinal
Somador
Operação da UAL
3
=Sub
Zero
Resultado
da UAL
UAL
M
u
x
DvC
=1
EscMem =0
Memória
de dados
Endereço Dado
lido
Dado a
ser escrito
LerMem
=0
MemParaReg
=X
M
u
x
Sinais de Controle
Organização de Computadores
PC +1
1
Resultado
da UAL
Somador
Registradores
PC
Endereço
de leitura
Instrução
Memória
de Instruções
M
U
X
RegDst
Reg a ser
lido #1
Reg a ser
lido #2
Reg a ser
escrito
Dado de
escrita
EscReg
16
Somador
Operação da UAL
3
UAL fonte
M
u
x
Zero
Resultado
da UAL
UAL
Exten- 32
são
de
sinal
M
u
x
DvC
EscMem
Memória
de dados
Endereço Dado
lido
Dado a
ser escrito
LerMem
MemParaReg
M
u
x
Resumo dos Sinais de Controle
Organização de Computadores
op
RegDst
UALfonte
MemParaReg
EscReg
LerMem
EscMem
DvC
UALOp
000
add
1
0
1
1
0
0
0
Add
001
addi
0
1
1
1
0
0
0
Add
010
lw
0
1
0
1
1
0
0
Add
011
sw
X
1
X
0
0
1
0
Add
100
beq
X
0
X
0
0
0
1
Sub
Tabela-verdade para os Três Bits de
Controle da UAL
Organização de Computadores
Op2 Op1 Op0
Código
de Operação
Operação
da UAL
lw
0
1
0
010 (soma)
sw
0
1
1
010(soma)
beq
1
0
0
110 (subtração)
Tipo R(add)
0
0
0
010 (soma)
Função de Controle para
Implementação Monociclo
Organização de Computadores
op
RegDst
UALfonte
MemParaReg
EscReg
LerMem
EscMem
DvC
UALOp0
UALOp1
UALOp2
000
Tipo R
1
0
1
1
0
0
0
0
1
0
010
lw
0
1
0
1
1
0
0
0
1
0
011
sw
X
1
X
0
0
1
0
0
1
0
100
beq
X
0
X
0
0
0
1
0
1
1
Implementação da Função de Controle
(PLA)
Organização de Computadores
Entradas
op
RegDst
UALfonte
MemParaReg
EscReg
LerMem
EscMem
DvC
UALOp0
UALOp1
UALOp2
000
Tipo R
1
0
1
1
0
0
0
0
1
0
010
lw
0
1
0
1
1
0
0
0
1
0
011
sw
X
1
X
0
0
1
0
0
1
0
100
beq
X
0
X
0
0
0
1
0
1
1
Op2
Op1
Op0
Saídas
Formato R
Iw
sw
beq
RegDst
UALfonte
MemparaReg
EscReg
LerMem
EscMem
DvC
UALOp2
Juntando as Partes
Organização de Computadores
PC +1
1
Resultado
da UAL
Somador
Registradores
PC
Instr [24:22] op
Endereço
de leitura
Instrução
Memória
de Instruções
M
U
X
RegDst
RegDst
Controle
Principal
UALfonte
MemparaReg
EscReg
LerMem
EscrMem
DvC
UAL Op2
Reg a ser
lido #1
Reg a ser
lido #2
Reg a ser
escrito
Dado de
escrita
EscReg
16
Somador
Operação da UAL
UAL fonte
M
u
x
Zero
Resultado
da UAL
UAL
Exten- 32
são
de
sinal
M
u
x
DvC
EscMem
Memória
de dados
Endereço Dado
lido
Dado a
ser escrito
LerMem
MemParaReg
M
u
x
Implementacão Monociclo
Organização de Computadores
• Vantagens
–
Um ciclo de relógio por instrução torna lógica mais simples
• Desvantagens
–
Ciclo de clock determinado pela instrução que leva maior tempo
• Instrução de carga utiliza cinco unidades funcionais em série
tempo de acesso à memória de instruções +
– tempo de acesso ao banco de registradores +
– retardo da UAL +
– tempo de acesso à memória de dados +
– tempo de estabilidade dos dados para o banco de registradores
–
Duplicação de unidades funcionais