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MIPS寄存器

MIPS处理器 MIPS模型机

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MIPS指令格式

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MIPS寻址方式

寻址方式分为指令寻址数据寻址。对指令地址的寻找称为指令寻址,对数据地址的寻找称为数据寻找。

指令寻址

顺序寻找:按指令存储顺序自动寻址,如程序计数器PC寻址

寄存器寻址:指令地址在寄存器中,访问寄存器获得指令地址

PC相对寻址:给出一个立即数,和PC中地址相加得到指令地址

伪直接寻址:参考MIPS指令中的无条件跳转指令,26位操作数左移2位,与PC高4位组成新的32位地址。

后三种称为跳跃寻址,与顺序寻址相对。

指令寻址

寄存器寻址:数据存在寄存器当中,访问寄存器即可拿到数据

立即数寻址:数据就就是当前指令的立即数,直接使用即可

基址寻址:又叫偏移寻址,通过立即数与基址寄存器的值相加得到数据的地址,然后通过数据传输指令进行数据操作


MIPS指令集

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组合部件

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时钟信号

时钟信号是用来同步CPU基本逻辑电路操作的。

类似每天日常生活,如果我们把每天必须做的事列举出来:事件1,事件2,事件3…,此时就需要一个计时器进行时间安排(此时计时器为钟表)

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倘若将时间划分为很小的基本单位(比如分钟),在每个单位内只能干基本的一件事,此时就相当于一个时钟周期,可以将看到的钟表时间信息看作时钟信号。时钟周期(Clock Period)的倒数为时钟频率。

由此,自然引申出时钟信号,时钟周期,时钟频率:时钟信号就是具有周期性的脉冲信号,在CPU中充当计时器功能,每个时钟周期做固定的电路操作(比如对寄存器的读或者写操作)。

如图为时钟信号和时钟周期示意图,一个时钟周期包含高电平时间和低电平时间,各占一半

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时钟周期的上跳沿下跳沿

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注:理论上看,上跳沿和下跳沿的电平变化不需要时间,实际中它们进行电平变化是需要占比很小的一部分时间,在此操作需要考虑稳定性的过渡


时钟同步方法

状态单元:能存储状态的元件,输出依赖输入和状态,如:寄存器输入地址,输出寄存器内容

操作单元:也叫组合逻辑单元,输出只依赖输入,如:加法器输入A,B,输出A+B

同步方法

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