ミニMIPSプロセッサ１（JUMPしかないプロセッサ）

琉球大学・工学部・情報工学科　教授　ファイヤー和田

私に用事がある時は、「ファイヤー先生！」、「ファイヤー和田先生！」、「和田さん！」と大声で叫ぶか呼んでください！必ず振り向きます！

１）本日の内容

• SPWのHDS（Hardware Design System）を用いて、MIPSプロセッサを設計するのであるが、今回は最初ということで誠に変ではあるが「JUMP命令」と「NOP命令（何もしない）」を実行するプロセッサを設計する。

２）BDEによる回路の設計

• nirai上でSPWを起動する

  nirai> spw

• File ManagerメニューのBDEボタンを押して、回路図作成のエディターBlock Diagram Editor （BDE)を起動する
• 結果的に下記のような回路図を作成する

  

• 上の回路図はMINIMIPSプロセッサ完成版のプログラムカウンター（PC)と少しの部分で、レジスタファイルやデータメモリDRAMを含んでいません。

• 入出力ポートの横に同じ名前でコネクターを作成し、配線することで、コネクター名回路図で用いています。

２）　回路ブロックの配置と結線をする

• 今回使用する回路ブロックを以下に示す
• Bit Manipulation>Word Split
• Bit Manipulation>Word Split4
• Bit Manipulation>Word Merge
• Math>Constant
• Math>Add
• Control>Mux2
• Logic>D Flip Flop

３）　回路図を digsys/minimips.detail　という名前でSaveする。

４）　回路図で CNTL-Uコマンドでシンボルを作成する

• 下図のようにやや修正して、保存する。

３）テストベンチの作成

１）下記のようなテストベンチを作成する。

• ここでROMの出力を<32>ビットにすることを忘れないように！
• ROMをダブルクリックして、

  ファイル名を digsys/program1

  タイプを　ascii

  とする。

２）ROMデータ　digsys/program1.ascsig　の作成

• File ManagerのSigCalcボタンを押して、SigCalcを立ち上げる
• Gen>Constantを選択して以下のように、全て０の波形を作成する

• 生成した波形を選択して、データ形式を３２ビットの固定小数点に変換する

• 固定小数点に変換された波形を選択し、形式を2進数に以下のように変換する

• 生成された長さ６４、ビット幅32ビットですべて’０’のデータを　digsys/program1のアスキー形式で以下のようにSAVEする。

• 以上ですべて’０’のROMデータが生成される。
• 次に10行目を以下のように変更する、これは

iadd=10（PC=４０番地）の時は　JUMP　３

なる命令を意味する。

• その他の全て’０’の命令はNOP（なにもしない）に対応する。

4）Simulation Managerを立ち上げ、シミュレーションを行い、SicCalcにて動作波形を観測する

• 適当なMINIMIPSプロセッサの信号をプローブする。
• プローブする場合、Defaultの信号タイプを probes/srx.probe　としないとうまく波形を観測できない。

• 下図では命令の上位6ビットをプローブしている。

• シミュレーションを実行し、動作を確認する。

SigCalcでのコツ

1. S1ボタンを押して波形をすべて選択して、View>Selected Rangeで全てを表示
2. 波形の好きな部分をドラッグして、View>Selected Rangeでその部分を拡大
3. S1ボタンを押して、波形をすべて選択して、Edit Propertiesで波形の表示方法を変更
   Interporated -> Numericにすると値が表示される等

（実習）

• ROMの内容を変更して、下記の順番で命令が実行されるようにせよ

iadd= 0, 1, 2, 7, 9, 10, 11, 3, 0, 繰り返し

このときPCの値をプローブして値を確認せよ！

以上

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