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正文內(nèi)容

ms320c54xdsp硬件結(jié)構(gòu)(編輯修改稿)

2025-06-03 18:10 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 加器 A或 B中 。 ALU受 SXM,OVM,C16,C位控制 ,同時(shí)影響 OVA/B,ZA/B,TC位. 算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 運(yùn)算部件 31 ALU結(jié)構(gòu)框圖 運(yùn)算部件 32 累加器 A和 B都可以配置成乘法器/加法器或 ALU的目的寄存器 ,用來(lái)存放從 ALU和乘/加單元輸出的數(shù)據(jù)同時(shí),其運(yùn)算結(jié)果也能輸出到 ALU或乘/加單元中。 此外,在執(zhí)行 MIN和 MAX指令或者并行指令 LD MAC時(shí)都要用到它們 (一個(gè)累加器加載數(shù)據(jù),另一個(gè)完成運(yùn)算 ) 累加器 A和 B的主要區(qū)別在于:累加器 A的 高 16位 可作為乘法器的一個(gè)輸入,而累加器 B則不能 。另外累加器A的 低 16位 可用于尋址。 累加器 A和 B都可分為三部分: 累加器 A和 B 運(yùn)算部件 33 bit3932稱(chēng)作累加器的保護(hù)位 ,既可防止諸如自相關(guān)那樣的迭代運(yùn)算時(shí)溢出 ,也可用做符號(hào)擴(kuò)展 。 Bit3116稱(chēng)作累加器的高位字, Bit150稱(chēng)作累加器的低位字。 AG AH AL 保護(hù)位 高階位 低階位 累加器 A 3932 3116 150 BG BH BL 保護(hù)位 高階位 低階位 累加器 B 3932 3116 150 累加器 A和 B的主要差別在于累加器 A的高 16位可以用作乘法器的一個(gè)輸入 ,而累加器 B不能。 運(yùn)算部件 34 ’ C54xDSP桶形移位寄存器的任務(wù)是為輸入 /輸出的數(shù)據(jù)定標(biāo) 。有一個(gè)與累加器或數(shù)據(jù)總線 (CB、 DB)相連接的輸入以及一個(gè)與ALU或 EB總線相連接的輸出 , 能將輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行 031位的左移和 016位的右移 。 所移的位數(shù)由 ST1中的移位數(shù)域 (ASM)、 被指定作為移位數(shù)寄存器的暫存器 (TREG)或指令操作數(shù)決定 。 移存器的輸入 : ( 1) 來(lái)自數(shù)據(jù)總線 DB、 CB的操作數(shù) ( 16位 /32位 ) ( 2) 來(lái)自累加器 A、 B中的數(shù)據(jù) ( 40位 ) 移存器的輸出 : ( 1) 至 ALU的一個(gè)輸入端 ( 2) 至寫(xiě)數(shù)據(jù)總線 EB 移位操作受 ASM,TREG,SXM,TC位與指令操作數(shù)的控制與影響 。 桶形移位寄存器 運(yùn)算部件 35 MUX Sign control Barrel shifter (16~31) MSW/LSM Write select EB15EB0 CB15CB0 DB15DB0 Legend: A Accumulator A B Accumulator B C CB data bus D DB data bus T T register 16 16 C D A B 40 40 B A SXM TC(test bit) ALU 40 16 CSSU T:16 through 31 range ASM(40):16 through 15 range Instruction register immediate:16 Through 15 or 0 through 15 range 桶形移位寄存器結(jié)構(gòu)框圖 運(yùn)算部件 36 40位的桶形移位寄存器功能任務(wù)是: ( 1)在 ALU運(yùn)算前,對(duì)來(lái)自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作數(shù)或者累加器的值進(jìn)行定標(biāo)。 ( 2)對(duì)累加器的值進(jìn)行算術(shù)或邏輯移位。 ( 3)對(duì)累加器進(jìn)行歸一化處理。 ( 4)對(duì)累加器存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的值送走之前進(jìn)行定標(biāo)。 運(yùn)算部件 37 乘法 /加法器由乘法器 、 加法器 、 帶符號(hào) /無(wú)符號(hào)輸入控制 、 小數(shù)控制 、 零檢測(cè)器 、 舍入器 、 溢出 /飽和邏輯電路和暫存寄存器TREG組成 。 乘法器的一個(gè) 輸入端 X的數(shù)據(jù)可從來(lái)自暫存寄存器 T、 累加器 A的32— 16位以及數(shù)據(jù)總線 DB傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)中選擇; 乘法器的另一個(gè) 輸入端 Y的數(shù)據(jù)則可從來(lái)自程序總線 PB傳過(guò)來(lái)的程序存儲(chǔ)器操作數(shù) 、 DB總線和 CB總線傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)以及累加器 A的 32— 16位中選擇 。 17X17乘法器的 輸出 接至加法器的一個(gè)輸入端 。 乘法 /加法器 運(yùn)算部件 38 硬件乘法 /加法器結(jié)構(gòu)框圖 運(yùn)算部件 39 40位加法器的一個(gè)加數(shù)來(lái)自硬件乘法器積的輸出 , 另一個(gè)加數(shù)則來(lái)自累加器 A或累加器 B,一般在一個(gè)流水線周期內(nèi)可以完成一次乘法累加運(yùn)算 。 加法器的輸出通過(guò)零檢測(cè)器 、 舍入器 (2的補(bǔ)碼 )、 溢出 /飽和邏輯電路 , 送至工作狀態(tài)寄存器 , 影響溢出標(biāo)志和零標(biāo)志 。 最后的運(yùn)算結(jié)果送入兩個(gè)目的累加器 , A還是 B, 由運(yùn)算指令決定 。 運(yùn)算部件 40 比較 、 選擇和存儲(chǔ)單元( CSSU) 完成累加器的高位字和低位字之間的最大值比較 , 即選擇累加器中較大的字并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中 ,不改變狀態(tài)寄存器 ST0中的測(cè)試 /控制位和傳送寄存器( TRN) 的值 。 同時(shí) , CSSU利用優(yōu)化的片內(nèi)硬件促進(jìn)Viterbi型蝶形運(yùn)算 。 比較,選擇和存儲(chǔ)單元( CSSU) 運(yùn)算部件 41 指數(shù)編碼器是用于支持單周期指令 EXP的專(zhuān)用硬件。在 EXP指令中,累加器中的指數(shù)值能以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存儲(chǔ)在 T寄存器中,該值范圍為 8至 31。指數(shù)值定義為前面的冗余位數(shù)減 8的差值,即累加器中為消除非有效符號(hào)位所需移動(dòng)的位數(shù)。當(dāng)累加器中的值超過(guò)了 32bits,該操作將產(chǎn)生負(fù)值。 指數(shù)編碼器 運(yùn)算部件 42 控制部件是 ’ C54x芯片的中樞神經(jīng)。 ‘ C54x有三個(gè)狀態(tài)和控制寄存器:狀態(tài)寄存器 ST0,狀態(tài)寄存器 ST1和處理器方式狀態(tài)寄存器 PMST。 ST0和 ST1包括了各種條件和方式的狀態(tài), PMST則包括了存儲(chǔ)器配置狀態(tài)和控制信息。 ST0(06H) ST1(07H) PMST(1DH) 控制部件 43 IPTR MP/ MC OVLY AVIS DROM CLK OFF SMUL SST l 工作方式控制寄存器 PMST( Processor Mode Status) PMST主要設(shè)定并控制處理器的工作方式,同時(shí)反映處理器的工作狀態(tài),其各位的定義如下圖所示。 IPTR(Interrupt Vector Pointer): 中斷向量指針 。 IPTR的 9位字段( 15一 7): 16位中斷向量地址的高9位。復(fù)位時(shí),這 9位全置成 1,復(fù)位向量總是駐留在程序存儲(chǔ)空間的 FF80H地址處,即復(fù)位時(shí), PC=FF80H 。 1 157 6 5 4 3 2 1 0 控制部件 44 MP/MC(Micro Process/Micro Computer):微處理器 /微計(jì)算機(jī)工作方式選擇位 。 這一位的信息可以由硬件連接方式?jīng)Q定 , 也可以由軟件置位或清零選擇 。 但復(fù)位時(shí)由硬件引腳連接方式?jīng)Q定 。 芯片復(fù)位時(shí) , CPU采樣 32引腳的電平 , 電平為高時(shí) , 芯片工作于微處理器狀態(tài) , 不能尋址片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器 (片內(nèi) ROM);電平為低時(shí) , 芯片工作于微計(jì)算機(jī)狀態(tài) , 可以尋址片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器 。 OVLY(Overlay): RAM重復(fù)占用標(biāo)志位 。 OVLY= 1, 允許片內(nèi)雙訪問(wèn)數(shù)據(jù) RAM塊映射到程序空間 。 即片上 DARAM可作為程序空間尋址。 但數(shù)據(jù) 0頁(yè) ( 07FH) 作為特殊寄存器空間 , 不能映射 。 若 OVLY=0, 則片上 RAM只能作為數(shù)據(jù)空間尋址 。 DROM(Data ROM): 數(shù)據(jù) ROM位 。 DROM用來(lái)控制片內(nèi) ROM能否映射到數(shù)據(jù)空間 。 DROM=1, 片內(nèi) ROM可以映射到數(shù)據(jù)空間; DROM=0, 則片內(nèi) ROM不可以映射到數(shù)據(jù)空間 。 控制部件 45 AVIS(Address Visibility): 地址可見(jiàn)控制位 。 AVIS=1,允許在地址引腳上看到內(nèi)部程序空間的地址內(nèi)容;而當(dāng) AVIS=0時(shí),外部地址線上的信號(hào)不能隨內(nèi)部程序地址一起變化。 CLKOFF(Clock Off): 時(shí)鐘關(guān)斷位 。 CLKOFF=1, 94CLKOUT引腳禁止輸出; CLKOFF=0, CLKOUT引腳輸出時(shí)鐘脈沖 。 SMUL( Saturation on Multiplication) : 乘法飽和方式位 。 SMUL=1, 使用多項(xiàng)式加 MAC或多項(xiàng)式減 MAS指令進(jìn)行累加時(shí) ,對(duì)乘法結(jié)果進(jìn)行飽和處理 , SST(Saturation on Store): 存儲(chǔ)飽和方式位 。 SST=1,對(duì)存儲(chǔ)前的累加器進(jìn)行飽和處理。 控制部件 46 ARP TC C OVA OVB DP 1513 12 11 10 9 80 l 狀態(tài)寄存器 ST0( Status 0) ST0主要反映尋址要求以及計(jì)算運(yùn)行的中間狀態(tài) 。 ARP(Assistant Register Pointer): 輔助寄存器指針 。 用于間接尋址單操作數(shù)的輔助寄存器選擇 。 當(dāng) DSP處于標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行方式時(shí) ( CMPT=0) , ARP= 0。 TC(Test Control Signal): 測(cè)試 /控制標(biāo)志 。 用來(lái)保存 ALU的測(cè)試位操作結(jié)果 , 同時(shí)可以由 TC的狀態(tài) (0或1)控制條件分支的轉(zhuǎn)移和子程序調(diào)用 , 并判斷返回是否執(zhí)行 。 控制部件 47 C(Carry): 進(jìn)位標(biāo)志 。 加法進(jìn)位時(shí) , 置 1;減法借位時(shí) ,清零 。 OVA(Over flow of A): 累加器 A的溢出標(biāo)志 。 當(dāng) ALU的運(yùn)算結(jié)果送入累加器 A且溢出時(shí) , OVA置 1。 OVB(Over flow of B): 累加器 B的溢出標(biāo)志 。 當(dāng) ALU的運(yùn)算結(jié)果送入累加器 B且溢出時(shí) , OVB置 1。 DP(Data Memory Page Pointer): 數(shù)據(jù)儲(chǔ)儲(chǔ)器頁(yè)指針 。DP的 9位數(shù)作為高位與直接尋址指令中的低 7位結(jié)合 , 形成 16位直接尋址方式下的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 。 這種尋址方式要求 ST1中的編譯方式位 CPL=0。 控制部件 48 BRAF CPL XF HM INTM 0 OVM SXM C16 FRCT CMPT ASM 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 40 l 狀態(tài)寄存器 ST1( Status 1) ST1主要反映尋址要求 、 初始狀態(tài)設(shè)置 、 I/O及中斷控制 BRAF(Block Repeat Action Flag): 塊重復(fù)操作標(biāo)志 。此標(biāo)志置位表示正在執(zhí)行塊重復(fù)操作指令;此標(biāo)志位清零表示沒(méi)有進(jìn)行塊操作 。 CPL(Compile mode): 直接尋址編譯方式標(biāo)志位 , 表示直接尋址選用何種指針 。 CPL=1表示選用堆棧指針 ( SP) 直接尋址方式; CPL=0表示選用頁(yè)指針 ( DP) 直接尋址方式 。 控制部件 49 XF(External Flag): 27外部引腳 XF狀態(tài)控制位 ??赏ㄟ^(guò)軟件置位或清零控制通用外部 I/O引腳 XF的輸出狀態(tài)。 HM(Hold Mode):芯片響應(yīng) HOLD信號(hào)時(shí) , CPU保持工作方式標(biāo)志 。 置 1表示 CPU暫停內(nèi)部操作;清零表示 CPU從內(nèi)部處理器取指繼續(xù)執(zhí)行內(nèi)部操作 , 外部地址 /數(shù)據(jù)線掛起呈高阻態(tài) 。 INTM(Interrupt Mode): 中斷方式控制位 。置 1( SSBX指令)則關(guān)閉所有可屏蔽中斷;清零 (RSBX指令 )
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