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Implementação de um processador MIPS

• Versão simplificada (monociclo)
• Versão com pipeline

Execução de uma instrução

Ciclo fetch - decode - execute.

• Fetch: busca a instrução na memória
• Decode: decodifica a instrução e obtém os dados necessários para a instrução
  • Acesso aos registradores
• Execute: executa a instrução
• Dependendo da classe da instrução:
  • Usa uma ULA para cálculos
    • Instruções aritméticas: resultado da operação
    • Instruções de acesso à memória: cálculo do endereço
    • Instruções de desvio: endereço do desvio
  • Usa a memória para acessar dados
    • Instruções de acesso à memória: leitura ou escrita

Princípios do design lógico

• Informação sempre codificada em binário
  
  • Voltagem baixa = 0
  • Voltagem alta = 1

Metodologia de clock

• A lógica combinacional transforma os dados durante um ciclo de clock
  • Entre os limites do clock
  • Entrada de um elemento de estado, saída para um elemento de estado
  • A instrução mais demorada determina a duração do clock

Construindo um caminho de dados

• Caminho de dados: conjunto de elementos de estado e lógica combinacional que transforma os dados

Instruções load/store

• Lê os registradores operandos
• Calcula o endereço de memória usando o offset de 16 bits
  • Usa a ULA e também um extensor de sinal do offset
• Load: lê da memória e escreve no registrador
• Store: lê do registrador e escreve na memória

Instruções de desvio

• Lê os registradores operandos
• Calcula o endereço de desvio
  • Usa a ULA e também um extensor de sinal do offset
  • 2 shifts left para multiplicar por 4
• Escreve o endereço de desvio no PC
• Compara os operandos
  • Usa a ULA
  • Usa um registrador especial para guardar o resultado da comparação
  • Verifica se a saída é zero