在 16 位数据路径上移动 32 位数字

Question

如何在 16 位数据路径上移动 32 位数字

这是一个计算机体系结构问题。

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我的数据路径只有 16 位宽，这意味着我的 ALU 一次只能处理 16 位操作数。 我的寄存器是 32 位宽的，可以在低 16 位和高 16 位部分寻址。

每次我读取寄存器的下半部分时，我还会额外读取一点，告诉我上半部分是否包含任何 1（参考 1）。

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到目前为止，我实现了逻辑左移。 (sll rd, rs1, rs2)

• 读取 rs1 寄存器的下半部分，并将其移位低 rs2 寄存器中指定的量
• 我从这 16 位中移出的位存储在 alu 内部的一个临时 16 位寄存器中
• 移位后的值将被写回低 rd 寄存器并设置状态位（参见参考文献 1）

现在如果没有数据写入高位 rs1 寄存器（参见参考文献 1）并且 temp alu 寄存器中的位都是 0，那么我的移位操作就完成了。

否则上半部分需要第二个循环

• 读取高位 rs1 寄存器并将其移位存储在低位 rs2 寄存器中的数量
• 但是现在用存储在 alu 临时寄存器中的值填充 rs1（而不是像第一个周期那样使用 0）
• 移出 16 位空间的位将被丢弃
• 将结果写回较高的 rd 寄存器，并设置 rd 状态位（参见参考文献 1）

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示例 1：假设 rs1 为 0x00001234，rs2 为 0x00000002（执行左移 2）

• 首先我读取 rs1 和 rs2 的低 16 位，显示 0x1234 和 0x0002。但是通过阅读我也得到了两个寄存器的状态位，在这种情况下，rs1 为 0，rs2 为 0，因为两个寄存器的高 16 位都是 0。使用给定的数据，我可以执行左移 2 . 导致0x48D0。由于没有 1 从 sll 中移出，我可以将结果存储在较低的 rd 中并将其状态位设置为 0。（这一切都在一个周期内完成）

示例 2：假设 rs1 为 0x0000D234，rs2 为 0x00000005（执行左移 5）

• 首先我读取 rs1 和 rs2 的低 16 位，显示 0xD234 和 0x0005。但是通过阅读我也得到了两个寄存器的状态位，在这种情况下，rs1 为 0，rs2 为 0，因为两个寄存器的高 16 位都是 0。使用给定的数据，我可以执行左移 5 . 导致0x4680。但现在我将 11010 (0x1A) 移出 16 位空间。该值存储在 Alu 临时寄存器中，由于它包含 1，我必须执行另一个循环。
• 在第二个循环中，我读取了上 rs1 和下 rs2，呈现 0x0000 和 0x0005。我再次左移 5，但现在 Alu 临时寄存器用于填充移位值。 0x0000 -> 0x00__ -> 0x001A。然后将该结果写回上 rd。因此在两个 16 位周期内完成我的 32 位 sll。

示例 3：假设 rs1 为 0x01231234，rs2 为 0x00000002（执行左移 2）

• 首先我读取 rs1 和 rs2 的低 16 位，显示 0x1234 和 0x0002。但是通过阅读我也得到了两个寄存器的状态位，在这种情况下，rs1 为 1，rs2 为 0，因为 rs1 的高 16 位非零。由于 rs1 的状态位非零，即使没有 1 从低 16 位移出，我也必须执行第二个周期（参见示例 2）。从现在开始，它遵循示例 2，通过写回 rd 并为高位执行第二个循环。

我希望这些示例能提供更好的见解。

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现在我想实现一个右移操作（算术和逻辑）。但是如何做到这一点最多 2 个周期，如果我必须首先读取较低的 rs1 寄存器（包括状态位）？

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感谢阅读；这是我在这里的第一个问题，所以请不要对我苛刻：D

Answer 1

从阅读较高的部分开始。 第一个周期您将阅读高位部分。进行右移，移出的位将出现在 tmp 寄存器的高位，并且移位的结果将被写回。 第二个周期，你读取低部分，你做一个移位和一个或结果出现在 tmp 寄存器中。那么这部分的结果将被写回。