竹下世界塔の計算機よもやま話

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zoom RSS エントリポイントを考慮した命令フォーマット、プリフィックス廃止

<<   作成日時 : 2013/12/31 06:27   >>

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 命令長は16bit単位の可変長で、分岐命令から参照されることを明示するエントリポイントを追加するにはどうしたらよいか。プリフィックスによる修飾だと定数のbit幅などが減り、プリフィックスなしの命令にもエントリポイントの1bitが必要となり効率が悪い。そこで本命令+ポストフィックス命令の形式に変更し、本命令のみエントリポイントを示すビットを追加することにした。
 変わってくるのは命令の後ろに修飾が付くので次の命令がデコードされるまで前命令が発行できないということ。だがパイプライン実行前提で充分にプリフェッチできていれば問題はなさそう。

ぼくのかんがえたさいきょうCPU 16bit単位半可変長命令形式
プログラムカウンタはなくせるか?
ぼくのかんがえたさいきょうCPU 分岐エントリポイントの指定

 本命令(ALU/MEM/CTL)は1bit分割りを食ったが、トラップの実装も簡単になる。プリフィックスがあると先頭へ戻る番地もしくはプリフィックスで指示した内容を覚えておかないといけないからだ。
 それぞれの命令の詳細フォーマットは後で。


・16bit長命令、64本のdstレジスタ指定
・プリフィックスによる任意長の定数、0〜3本のsrcレジスタ、追加1本のdstレジスタ
・分岐エントリポイントの指示

・命令の種別 ーー 4種類
00_xxxxxxxxxxxxxx 演算命令(ALU命令)
01_xxxxxxxxxxxxxx メモリ操作命令(MEM命令)
10_xxxxxxxxxxxxxx 分岐命令(CTL命令)
11_xxxxxxxxxxxxxx ポストフィックス

CTL命令
10_e_fkkkkkk_dddddd
e entrypoint
f Float
kkkkkk 6bit 分岐種類

LDST命令
01_e_fwww_nnn_dddddd
e entrypoint
f Float
www width
nnn 3bit 種類

ALU命令
00_e_fsnnnnn_dddddd
e entrypoint
f Float
s SIMD
nnnnn 5bit 種類
00_xxx logical op
01_xxx calculate
10_xxx shift,bit op
11_xxx others

・主命令の構成
Inst ALU/MEM/CTL命令
dst2 追加dst
c 即値
cR0 即値+レジスタ
R1R2 レジスタ2つ
sp 特殊命令
Inst [dst2] [c*] [cR0] [R1R2] [sp]

演算器の入力ポートA,B,C、出力ポートD,Eとすると

InstでD指定
dst2でEの有無指定
即値cのみの場合 A=0,B=c, C=0
即値+R0の場合 A=R0、B=c
即値+R1R2の場合 A=R1,B=c,C=R2
即値+R0R1R2の場合 A=R1,B=R2,C=R0 即値は動作指定
ABの場合 A=RegA,B=RegB,C=0

dst2の指定は限られたALU命令のみ。→postfixDトラップ
即値+ABCは現在のところ即値all0でなければ →postfixAトラップ
LDST命令でポストフィックス指定なしは禁止 →postfixMトラップ
ポストフィックス命令は単独では利用できない →postfix0トラップ
ポストフィックス命令のフォーマット異常 →postfixXトラップ

トラップが確定するのは次命令のデコード後。本命令をIssueするかどうかで判断。
Instが未定義の場合は未定義命令トラップ。これも次命令のデコード後。
{postfix[AMD0X]トラップ、未定義命令トラップ}

c*は0個以上の即値。LSB側から詰められ、最上位ビットが符号拡張される。

ポストフィックスの特殊命令
基本、ALU命令のNOPに続けて指定する。
NOP[ポストフィックス命令の並び]ポストフィックス特殊命令

バリヤ命令はCTL命令の一種にする
レジスタセットに関するオプション
レジスタはR0-R63だが、R0-R31でもいい

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