自己動手寫CPU(4)移動操作指令的實現

指令說明

MIPS32指令集架構中定義的移動操作指令共有6條: movn、movz、mfhi、mthi、mflo、mtlo，后4條指令涉及對特殊寄存器HI、LO的讀/寫操作。HI、LO寄存器用于保存乘法、除法結果。當用于保存乘法結果時，HI寄存器保存結果的高32位，LO寄存器保存結果的低32位;當用于保存除法結果時，H寄存器保存余數，LO寄存器保存商。

指令格式

MOVN

當功能碼為6’b001011時,表示是movn指令。指令用法為:movn rd, rs,rt。

指令作用為: if rt ≠0 then rd <- rs，判斷地址為rt的通用寄存器的值。如果不為零，那么將地址為rs 的通用寄存器的值賦給地址為rd的通用寄存器;反之，保持地址為rd的通用寄存器不變。movn是 Move Conditional on Not Zero的意思。

MOVZ

當功能碼為6’b001010時，表示是movz指令。指令用法為:movz rd, rs, rt。
指令作用為: if rt = 0 then rd <- rs，與上面movn指令的作用正好相反，判斷地址為rt的通用寄存器的值。如果為零,那么將地址為rs 的通用寄存器的值賦給地址為rd的通用寄存器;反之，保持地址為rd的通用寄存器不變。movz是 Move Conditional on Zero 的意思。

MFHI

當功能碼為6’b010000時，表示是 mfhi 指令。指令用法為:mfhi rd。
指令作用為: rd <- hi，將特殊寄存器H的值賦給地址為rd的通用寄存器。

MFLO

當功能碼為6’b010010時，表示是mflo指令。指令用法為:mflo rd。
指令作用為:rd <- lo，將特殊寄存器LO的值賦給地址為rd的通用寄存器。

MTHI

當功能碼為6’b010001時，表示是mthi 指令。指令用法為: mthi rs。
指令作用為: hi<- rs，將地址為rs的通用寄存器的值賦給特殊寄存器HI。

MTLO

當功能碼為6’b010011時，表示是mtlo指令。指令用法為:mtlo rs。
指令作用為: lo <- rs，將地址為rs的通用寄存器的值賦給特殊寄存器LO。

助記

MFxx為move from，MTxx為move to，這樣是否需要讀寫特殊寄存器就可以記清了。

修改之處

主要需注意的地方是讀取HI、LO寄存器時仍會存在數據相關問題，解決方式仍是使用數據前推，將處于訪存階段、回寫階段的指令對HI、LO寄存器的操作信息反饋到執行階段，執行階段依據這些信息，確定HI、LO寄存器的正確值。

修改后的系統結構

仿真結果

實驗心得

開始時reg[4]最后的狀態總是不對，不能到全0狀態，debug后發現mfhi和mflo兩條指令的譯碼階段出現問題；分析代碼后在譯碼模塊中發現錯誤，inst[31:21]為全0的話會進另一個邏輯去判斷而不會進op3的case語句中。以后編寫代碼時仍需謹慎！

項目鏈接

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的自己动手写CPU(4)移动操作指令的实现的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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