【正文】 DM、 ORM和 XORM） ， 其運(yùn)算結(jié)果則存入指令指定的目的存儲器 。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) ALU的功能框圖 MUX A B ALU 符號 ctr 符號 ctr MUX MUX CB15~CB0 DB15~DB0 MAC輸出 SXM SXM OVM C16 C ZA/ZB TC X Y A M U B B A C T D S OVA/OVB 桶形移位器輸出 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) 1． ALU的輸入和輸出 根據(jù)輸入源的不同， ALU采用不同的輸入方式。 (1) ALU的 X輸入源 ① 來自桶形移位寄存器輸出的操作數(shù) ； ② 來自數(shù)據(jù)總線 DB中的操作數(shù) 。 (2) ALU的 Y輸入源 ① 來自累加器 A中的數(shù)據(jù)； ② 來自累加器 B中的數(shù)據(jù)； ③ 來自數(shù)據(jù)總線 CB中的操作數(shù) ； ④ 來自 T寄存器中的操作數(shù) 。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) (3) ALU輸入數(shù)據(jù)的預(yù)處理 當(dāng) 16位數(shù)據(jù)存儲器操作數(shù)通過數(shù)據(jù)總線 DB或 CB輸入時 ， ALU將采用兩種方式對操作數(shù)進(jìn)行預(yù)處理 。 ① 若數(shù)據(jù)存儲器 的 16位 操作數(shù)在低 16位時 ， 則 ?當(dāng) SXM=0時 ， 高 24位 ( 39~16位 ) 用 0填充； ?當(dāng) SXM=1時 ， 高 24位 ( 39~16位 ) 擴(kuò)展為符號 位 。 ② 若數(shù)據(jù)存儲器 的 16位 操作數(shù)在高 16位時 ， 則 ?當(dāng) SXM=0時 ， 39~32位和 15~0位用 0填充； ?當(dāng) SXM=1時 ， 39~32位擴(kuò)展為符號 位 ， 15~0位 置 0。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) (4) ALU的輸出 ALU的輸出為 40位運(yùn)算結(jié)果 ， 通常被送至累加器A或 B。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) 2．溢出處理 ALU的飽和邏輯可以對運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行溢出處理。當(dāng)發(fā)生溢出時，將運(yùn)算結(jié)果調(diào)整為最大正數(shù)（正向溢出）或最小負(fù)數(shù)（負(fù)向溢出）。 當(dāng)運(yùn)算結(jié)果發(fā)生溢出時： ① 若 OVM=0， 則對 ALU的運(yùn)算結(jié)果不作任何調(diào)整 ， 直接送入累加器； 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) ② 若 OVM=1， 則對 ALU的運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行調(diào)整 。 當(dāng)正向溢出時 ， 將 32位最大正數(shù) 00 7FFFFFFFH裝入累加器； 當(dāng)負(fù)向溢出時，將 32位最小負(fù)數(shù) FF 80000000H裝入累加器。 ③ 狀態(tài)寄存器 ST0中與目標(biāo)累加器相關(guān)的溢出標(biāo)志 OVA或 OVB被置 1。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) 3．進(jìn)位位 C ALU有一個與運(yùn)算結(jié)果有關(guān)的進(jìn)位位 C， 位于ST0的 11位。進(jìn)位位 C受大多數(shù) ALU操作指令的影響，包括算術(shù)操作、循環(huán)操作和移位操作。 進(jìn)位位 C的功能： ① 用來指明是否有進(jìn)位發(fā)生； ② 用來支持?jǐn)U展精度的算術(shù)運(yùn)算； ③ 可作為分支 、 調(diào)用 、 返回和條件操作的執(zhí)行 條件 。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) 注意： ① 進(jìn)位位 C不受裝載累加器操作 、 邏輯操作 、 非算術(shù)運(yùn)算和控制指令的影響； ② 可通過寄存器操作指令 RSBX和 SSBX對 其進(jìn)行置位和復(fù)位 。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) 4．雙 16位算術(shù)運(yùn)算 若要將 ST1中的 C16置位，則 ALU進(jìn)行雙 16位算術(shù)運(yùn)算，即在一個機(jī)器周期內(nèi)完成兩個 16位數(shù)的算術(shù)運(yùn)算，進(jìn)行兩次 16位加法或兩次 16位減法運(yùn)算。 5．其他控制位 除 SXM、 OVM、 C、 C1 OVA、 OVB 外 ，ALU還有兩個控制位 。 TC—— 測試 /控制標(biāo)志 ， 位于 ST0的 12位； ZA/ZB—— 累加器結(jié)果為 0標(biāo)志位 。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) 累加器 A和 B ’C54x芯片有兩個獨(dú)立的 40位累加器 A和 B， 可以作為 ALU或 MAC的目標(biāo)寄存器 ， 存放運(yùn)算結(jié)果 ， 也可以作為 ALU或 MAC的一個輸入 。 在執(zhí)行并行指令 （ LD||MAC） 和一些特殊指令（ MIN和 MAX） 時 ， 兩個累加器中的一個用于裝載數(shù)據(jù) ， 而另一個用于完成運(yùn)算 。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) 1. 累加器結(jié)構(gòu) 39 ??? 32 31 ??? 16 15 ??? 0 累加器 A AG AH AL 保護(hù)位 39 ??? 32 高階位 31 ??? 16 低階位 15 ??? 0 累加器 B BG BH BL 保護(hù)位 高階位 低階位 保護(hù)位： AG、 BG 39~32， 作為算術(shù)計(jì)算時的數(shù)據(jù)位余量 ，以防止迭代運(yùn)算中的溢出 。 高階位： AH、 BH 31~16； 低階位： AL、 BL 15~0。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) 累加器存儲操作 使用 STH、 STL、 STLM、 SACCD等指令或并行存儲指令 ， 可以把累加器中的內(nèi)容保存到數(shù)據(jù)存儲器中 。 ① 使用 STH、 SACCD和并行存儲指令存儲累加器內(nèi)容 先 將累加器內(nèi)容移位 ， 再將高 16位存入存儲器 。 右移存儲： AG(BG)右移 AH(BH)， AH(BH)存入存儲器； 左移存儲： AL(BL)左移 AH(BH)， AH(BH)存入存儲器 。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) ② 使用 STL指令 存儲累加器內(nèi)容 先 將累加器內(nèi)容移位 ， 再將低 16位存入存儲器 。 右移存儲 ， AH(BH)右移 AL(BL)， AL(BL)存入存儲器； 左移存儲 ， 用 0左 移 AL(BL)， AL(BL)存入存儲器 。 注意： ① 移位操作是在存儲累加器內(nèi)容的過程中 同時完成的； ② 移位操作是在移位寄存器中完成的 ， 累 加器的內(nèi)容保持不變 。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) 桶形移位寄存器 TMS320C54x的 40位桶形移位寄存器主要用于累加器或數(shù)據(jù)區(qū)操作數(shù)的定標(biāo) 。 它能將輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行0~31位的左移和 0~16位的右移 。 所移動的位數(shù)可由ST1中的 ASM或被指定的暫存器 T決定 。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) 1. 組成框圖 MUX 符號控制 SC 移位寄存器 (16~31) 寫選擇 MSW/LSW DB15~DB0 CB15~CB0 EB15~EB0 測試位 Tc ALU CSSU SXM A B T ASM(4~0) 指令寄存器 立即數(shù) 16~15 0~15 ① 多路選擇器 MUX ② 符號控制 SC 符號控制 符號控制 ③ 移位寄存器 移位寄存器移位寄存器 (16~31) 移位寄存器移位寄存器 ④ 寫選擇電路 寫選擇 ① 用來選擇輸入數(shù)據(jù)。 用于對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行符號位擴(kuò)展。 ③ 用來對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行定標(biāo)和移位。 ④ 用來選擇最高有效字和最低有效字。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) 2． 桶形移位寄存器的輸入 ① 取自 DB數(shù)據(jù)總線的 16位 輸入數(shù)據(jù)； ② 取自 DB和 CB擴(kuò)展數(shù)據(jù)總 線的 32位輸入數(shù)據(jù)； ③ 來自累加器 A或 B的 40位 輸入數(shù)據(jù) 。 3． 桶形移位寄存器的輸出 ① 輸出至 ALU的一個輸入端 ； ② 經(jīng)寫 MSW/LSW選擇電路 輸出至 EB總線 。 MUX 符號控制 SC 移位寄存器 (16~31) 寫選擇 MSW/LSW DB15~DB0 CB15~CB0 EB15~EB0 測試位 Tc ALU CSSU SXM A B T ASM(4~0) 指令寄存器 立即數(shù) 16~15 0~15 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) 4． 桶形移位寄存器的功能 主要 用于格式化操作 ， 為輸入的數(shù)據(jù)定標(biāo) 。 ① 在 ALU運(yùn)算之前 ， 對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)定標(biāo)； ② 對累加器進(jìn)行算術(shù)或邏輯移位； ③ 對累加器進(jìn)行歸一化處理； ④ 在累加器的內(nèi)容存入數(shù)據(jù)存儲器之前 ， 對存儲數(shù) 據(jù)進(jìn)行定標(biāo) 。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) 5． 桶形移位寄存器的操作 (1) 控制操作數(shù)的符號位擴(kuò)展 根據(jù) SXM位控制操作數(shù)進(jìn)行符號位的擴(kuò)展 。 若操作數(shù)為有符號數(shù) ， 則 當(dāng) SXM=1時 ， 完成符號位擴(kuò)展； 當(dāng) SXM=0時 ， 禁止符號位擴(kuò)展 。 若操作數(shù)為無符號數(shù) ， 則 不考慮 SXM位 ， 不執(zhí)行符號位的擴(kuò)展 。 如： LDU、 ADDS和 SUBS指令 ， 操作數(shù)為無符號數(shù) ， 不進(jìn)行符號位擴(kuò)展 。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) (2) 控制操作數(shù)的移位 根據(jù) 指令中的移位數(shù) ， 控制操作數(shù)進(jìn)行移位操作 。 移位數(shù)用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示 ， 正值時完成左移 ，負(fù)值時完成右移 。 移位數(shù)的形式： ① 5位 立即數(shù) ， 取值范圍： 16~15； ② ST1中的 ASM位 ， 取值范圍： 16~15； ③ 暫存器 T中的低 6位數(shù)值 ， 取值范圍： 16~31。 這種移位操作能使 CPU完成數(shù)據(jù)的定標(biāo) 、 位提取 、擴(kuò)展算術(shù)和溢出保護(hù)等操作 。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) (3) 控制操作數(shù)完成帶測試位的移位 根據(jù) ROLTC指令 ， 控制操作數(shù)完成帶測試位的循環(huán)左移 。 (4)完成 MSW和 LSW的寫選擇 MSW/LSW單元根據(jù) CSSU信號 ， 選擇移位后的信號鎖存 ， 并輸出至 EB總線 。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) 乘法 累加單元 MAC ’C54x的乘法 累加單元 MAC是由乘法器 、 加法器 、符號控制 、 小數(shù)控制 、 零檢測器 、 舍入器 、 飽和邏輯和暫存器幾部分組成 。 MAC單元具有強(qiáng)大的乘法 累加運(yùn)算功能 ， 可在一個流水線周期內(nèi)完成 1次乘法運(yùn)算和 1次加法運(yùn)算 。 在數(shù)字濾波 （ FIR和 IIR濾波 ） 以及自相關(guān)等運(yùn)算中 ， 使用乘法 累加運(yùn)算指令可以大大提高系統(tǒng)的運(yùn)算速度 。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) 零檢測 舍入器 飽和邏輯 取整 40位加法器 MUX XM YM 乘法器 (17 ?17) 符號控制 符號控制 X MUX Y MUX T DB15~DB0 CB15~CB0 PB15~PB0 YA XA OVM OVA/OVB ZA/ZB 至 A/B FRCT A B 0 來自 A 來自 B P A C D A D T 乘法 累加單元功能框圖 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) 1. 乘法器 MAC單元包含一個 17?17位硬件乘法器 ， 可完成有符號數(shù)和無符號數(shù)的乘法運(yùn)算 。 （ 1） 乘法器的輸入 XM輸入： YM輸入： ① 取自數(shù)據(jù)總線 DB的數(shù)據(jù)存儲器操作數(shù)； ② 來自暫存器 T的操作數(shù)； ③ 來自累加器 A的 32~16位操作數(shù) 。 ① 來自數(shù)據(jù)總線 DB的數(shù)據(jù)存儲器操作數(shù)； ② 來自數(shù)據(jù)總線 CB的數(shù)據(jù)存儲器操作數(shù)； ③ 來自程序總線 PB的程序存儲器操作數(shù)； ④ 來自累加器 A的 32~16位操作數(shù) 。 第 2章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) （ 2） 乘法器的輸出 乘法器的輸出經(jīng)小數(shù)控制電路接至加法器的 XA輸入端 。 （ 3） 乘法器的操作 MAC單元的乘法器能進(jìn)行有符號數(shù) 、 無符號數(shù)以及有符