Simulación en VHDL del Datapath del MIPS

Descripción Implementar una versión simplificada del datapath del MIPS que soporte instrucciones R-Type. Las instrucciones R-Type son un subset del datapath completo. Por simplicidad, se asume que la memoria de instrucciones y la memoria de datos son externas al sistema

Instrucciones R-Type Las instrucciones de tipo R son aquellas en las que los valores de datos usados por la instrucción estan guardados en registros. El formato de la instrucción R-Type es: OP rd, rs, rt

Instrucción R-Type Opcode rs rt shift funct Opcode: The opcode is the machinecode representation of the instruction mneumonic. Several related instructions can have the same opcode. The opcode field is 6 bits long (bit 26 to bit 31). rs, rt, rd The numeric representations of the source registers and the destination register. These numbers correspond to the $X representation of a register, such as $0 or $31. Each of these fields is 5 bits long. (25 to 21, 20 to 16, and 15 to 11, respectively).

Shift Used with the shift and rotate instructions, this is the amount by which the source operand rs is rotated/shifted. This field is 5 bits long (6 to 10). Funct For instructions that share an opcode, the funct parameter contains the necessary control codes to differentiate the different instructions. 6 bits long (0 to 5).

Instrucciones R-Type a implementar

Instrucciones R-Type a implementar

Instrucciones R-Type a implementar

La memoria de instrucciones es de 32 bits y la memoria de datos es de 16 bits El datapath va a contener un register file compuesto por cuatro registros de 16 bits. El control de las entradas del datapath viene dado por algunos campos del Instruction Register. Estos campos son IR(25-11) y IR(10-6).

Como opera el datapath con las instrucciones R-type. En la primera fase la instruccion se leen los dos registros fuentes rs, rt desde el register file, direccionados por IR(25-21) y IR(20-16) respectivamente. Los registros fuentes son cargados en los registros A y B.

Como opera el datapath con las instrucciones R-type. 2. En el siguiente ciclo la ALU realiza la operacion deseada sobre los registros A y B. Aqui la señal ALUOp=10 que en conjunto con el campo función que viene en IR(5-0) determina los 3 bits de control de la alu para seleccionar la funcion apropiada de la misma. Esto se hace con el ALU control block El resultado es automaitcamente cargado en ALUout Register en cada ciclo de clock

Como opera el datapath con las instrucciones R-type. En la ultima fase el contenido de ALUout es guardado en el registro destino. Las señales de este ciclo son: MemtoReg=0, RegWrite=1. Esto provoca que el registro destino rd direccionado por IR(15-11) sea escrito en el register file

Implementacion Primero diseñar los modulos individuales: un registro de instrucción de 32 bits Un register file de 4x16 4 to 1 de 16bit MUX con 2 señales de control 2 bit decoder y el write port para el Register File Registros de 16 bits: A,B, ALuout

Implementacion Una ALU de 16 bits El decoder de control de la ALU