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EX模块的代码主要修改如下,完整代码请参考本书附带光盘Code\Chapter8目录下的ex.v文件。
module ex( ...... // 处于执行阶段的转移指令要保存的返回地址 input wire[`RegBus] link_address_i, // 当前执行阶段的指令是否位于延迟槽 input wire is_in_delayslot_i, ...... ); ...... always @ (*) begin ...... case ( alusel_i ) `EXE_RES_LOGIC: begin wdata_o <= logicout; end `EXE_RES_SHIFT: begin wdata_o <= shiftres; end `EXE_RES_MOVE: begin wdata_o <= moveres; end `EXE_RES_ARITHMETIC: begin wdata_o <= arithmeticres; end `EXE_RES_MUL: begin wdata_o <= mulres[31:0]; end `EXE_RES_JUMP_BRANCH: begin wdata_o <= link_address_i; end default: begin wdata_o <= `ZeroWord; end endcase end ...... endmodule
如果alusel_o为EXE_RES_JUMP_BRANCH,那么就将返回地址link_address_i作为要写入目的寄存器的值赋给wdata_o。
注意一点,此处并没有利用输入的信号is_in_delayslot_i,该信号表示当前处于执行阶段的指令是否是延迟槽指令,这个信号会在异常处理过程中使用到,本章暂时不需要。
因为有一些模块添加了接口,所以需要修改顶层模块OpenMIPS,以将这些新增加的接口按照图8-6所示的关系连接起来。具体修改也很简单,不在书中列出,读者可以参考本书附带光盘Code\Chapter8目录下的openmips.v文件。
本节将通过两个测试程序验证转移指令是否实现正确,这两个测试程序分别验证跳转指令、分支指令。
测试代码如下,源文件是本书光盘Code\Chapter8\AsmTest\Test1目录下的inst_rom.S文件。
.org 0x0 .set noat .set noreorder # 添加这个伪操作,指示编译器不要对程序做出任何优化或是改动 .set nomacro .global _start _start: ori $1,$0,0x0001 # (1)$1 = 0x1 j 0x20 # 转移到0x20处 ori $1,$0,0x0002 # (2)$1 = 0x2,这是延迟槽指令 ori $1,$0,0x1111 ori $1,$0,0x1100 .org 0x20 ori $1,$0,0x0003 # (3)$1 = 0x3 jal 0x40 # 转移到0x40处,同时设置$31为0x2c div $zero,$31,$1 # (4)此时$31 = 0x2c, $1 = 0x3,所以得到除法结果 # HI = 0x2, LO = 0xe,这是延迟槽指令 ori $1,$0,0x0005 # (6)$1 = 0x5 ori $1,$0,0x0006 # (7)$1 = 0x6 j 0x60 # 转移到0x60处 nop .org 0x40 jalr $2,$31 # 此时$31为0x2c,所以转移到0x2c,同时设置$2为0x48 or $1,$2,$0 # (5)$1 = 0x48,这是延迟槽指令 ori $1,$0,0x0009 # (10)$1 = 0x9 ori $1,$0,0x000a # (11)$1 = 0xa j 0x80 # 转移到0x80处 nop .org 0x60 ori $1,$0,0x0007 # (8)$1 = 0x7 jr $2 # 此时$2为0x48,所以转移到0x48处 ori $1,$0,0x0008 # (9)$1 = 0x8,这是延迟槽指令 ori $1,$0,0x1111 ori $1,$0,0x1100 .org 0x80 nop _loop: j _loop nop
测试代码如下,源文件是本书光盘Code\Chapter8\AsmTest\Test2目录下的inst_rom.S文件。
.org 0x0 .set noat .set noreorder .set nomacro .global _start _start: ori $3,$0,0x8000 sll $3,16 # 设置$3 = 0x80000000 ori $1,$0,0x0001 #(1)$1 = 0x1 b s1 # 转移到s1处 ori $1,$0,0x0002 #(2)$1 = 0x2,这是延迟槽指令 1: ori $1,$0,0x1111 ori $1,$0,0x1100 .org 0x20 s1: ori $1,$0,0x0003 #(3)$1 = 0x3 bal s2 # 转移到s2处,同时设置$31为0x2c div $zero,$31,$1 #(4)此时$31 = 0x2c, $1 = 0x3,所以除法结果为 # HI = 0x2, LO = 0xe,这是延迟槽指令 ori $1,$0,0x1100 ori $1,$0,0x1111 bne $1,$0,s3 nop ori $1,$0,0x1100 ori $1,$0,0x1111 .org 0x50 s2: ori $1,$0,0x0004 #(5)$1 = 0x4 beq $3,$3,s3 # $3等于$3,所以会发生转移,目的地址是s3 or $1,$31,$0 #(6)$1 = 0x2c,这是延迟槽指令 ori $1,$0,0x1111 ori $1,$0,0x1100 2: ori $1,$0,0x0007 #(9)$1 = 0x7 ori $1,$0,0x0008 #(10)$1 = 0x8 bgtz $1,s4 # 此时$1为0x8,大于0,所以转移至标号s4处 ori $1,$0,0x0009 #(11)$1 = 0x9,这是延迟槽指令 ori $1,$0,0x1111 ori $1,$0,0x1100 .org 0x80 s3: ori $1,$0,0x0005 #(7)$1 = 0x5 bgez $1,2b # 此时$1为0x5,大于0,所以转移至前面的标号2处 ori $1,$0,0x0006 #(8)$1 = 0x6,这是延迟槽指令 ori $1,$0,0x1111 ori $1,$0,0x1100 .org 0x100 s4: ori $1,$0,0x000a #(12)$1 = 0xa bgezal $3,s3 # 此时$3为0x80000000,小于0,所以不发生转移 or $1,$0,$31 #(13)$1 = 0x10c ori $1,$0,0x000b #(14)$1 = 0xb ori $1,$0,0x000c #(15)$1 = 0xc ori $1,$0,0x000d #(16)$1 = 0xd ori $1,$0,0x000e #(17)$1 = 0xe bltz $3,s5 # 此时$3为0x80000000,小于0,所以发生转移,转移至s5处 ori $1,$0,0x000f #(18)$1 = 0xf,这是延迟槽指令 ori $1,$0,0x1100 .org 0x130 s5: ori $1,$0,0x0010 #(19)$1 = 0x10 blez $1,2b # 此时$1为0x10,大于0,所以不发生转移 ori $1,$0,0x0011 #(20)$1 = 0x11 ori $1,$0,0x0012 #(21)$1 = 0x12 ori $1,$0,0x0013 #(22)$1 = 0x13 bltzal $3,s6 # 此时$3为0x80000000,小于0,所以发生转移,转移到s6处 or $1,$0,$31 #(23)$1 = 0x14c,这是延迟槽指令 ori $1,$0,0x1100 .org 0x160 s6: ori $1,$0,0x0014 #(24)$1 = 0x14 nop _loop: j _loop nop
上面的测试程序使用到了所有的分支指令,程序的注释给出了寄存器$1的变化情况,及指令执行顺序,注意寄存器$1的变化是按照注释中的序号顺序进行的。ModelSim仿真结果如图8-9所示,观察$1的变化可知OpenMIPS正确实现了分支指令。
至此,转移指令也实现完毕了,下一步将实现加载存储指令,敬请关注!
原文地址:http://blog.csdn.net/leishangwen/article/details/39649649