TeZ-32 İ şlemci si

1. Proje Danışmanı: Yrd. Doç. Dr. Mustafa GÖK Proje Yetkilisi: Arş. Gör. Ali ŞENTÜRK Ç.Ü. Bilgisayar Mühendisliği Bölümü TeZ-32 İşlemcisi TeZ-32

2. TeZ-32 İşlemci Genel Özellikleri İşlemci 32 bit RISC işlemcidir. Boru hattı mimarisi kullanılmıştır. Boru hattı risklerinin giderilmesi için gerekli olan üniteler eklenmiştir. Boru hattı 5 aşamadan oluşmaktadır. İşlemci için bir adet doğrudan haritalanmış (direct mapped) ön bellek (cache memory) geliştirilmiştir. İşlemci ana bellek ile iletişimini el sıkışma protokolü ile asenkron olarak yapmaktadır. Ana bellekten komutlar bir adresin gönderilmesi ile 8 kelimenin okunması prensibi ile yapılmaktadır.

3. TeZ-32 Komut Yapısı

4. TeZ-32 Komutlar • İşlemci için 4 tip komut tasarlanmıştır. • R-tipi komutlar: aritmetik ve lojik işlemler için işleme giren operantların Yazmaç Dosyasından alınması ve yine sonucun yazmaç dosyasına yazılmasını sağlayan komutlardır. • I-tipi komutlar: Aritmetik ve Lojik işlemlerde bir operandın komutun 16 bitinin kullanıldığı ve sonucun register file yazıldığı komutlardır. • J-tipi komutlar: dallanma için kullanılan komutladır. • S-tipi komutlar: sistem komutlarıdır.

5. TeZ-32 Boru Hattı Yapısı - Aşamaları

6. TeZ-32 Getir Aşaması

7. TeZ-32 Getir

8. TeZ-32 Yürüt

9. TeZ-32 Bellek ve Geri Yazma Aşamaları • Bellek aşamasında ana belleğe LW ve SW komutları ile ulaşılır, gerekli olan bilginin yazılması veya ana bellekten alınması sağlanır. Ana belleği işlemcinin dışına aldığımız için bellek aşamasında gerekli olan sinyaller haricinde bir ünite bulunmamaktadır. • Geri yazma aşamasında elden edilen sonucun yazmaç dosyasına yazılması amaçlanmıştır. Bunun için LW ile ana bellekten alından bilgi veya ALU sonucu elde edilen veri Yazmaç Dosyasına yazılır. Dolayısı ile bir adet veri seçici bulunmaktadır.

10. TeZ-32 Boru Hattı Hata Riskleri • Öteleme Ünitesi: • Arka arkaya gelen komutlardan sonra gelenin herhangi bir operandı önceki komutun sonucu olabilir. Bu durumda önceki komutun sonucu yazmaç dosyasına yazılmadan sonucu işleme girmesi gerekir. • Bu durumdaki hatanın giderilmesi için Öteleme Ünitesi eklenmiştir. • ALU ünitesi 4 adet veri seçici için gerekli olan kontrol sinyallerini üretir. Böylece 4. aşamadaki veya 5. aşamadaki bilgiler ALU’ya aktarılır. Veya yazmaç dosyasına veri yazılması ile sonrasında bulunan boru hattı yazmacına aynı verinin yazılması sağlanılır. • Kontrol sinyalleri üretilirken boru hattı yazmaçlarının komutun hedef veya kaynak adreslerini tutan kısımları karşılaştırılır.

11. TeZ-32 Dallanma Ünitesi • Dallanma komutu girdiğinde sonrasındaki komutlar da dallanma olup olmayacağı tam olarak kararlaştırılmadan boru hattına girmektedir. • Dallanma ünitesi dallanmanın kontorlüni yapar ve ilgili kontrol sinyalleri ile ve eğer dallanma gerçekleştirilecekse dallanma komutu ardından giren komutları boru hattı yazmaçlarından giderilmesini sağlayacak sinyalleri üretir.

12. TeZ-32 Veri Risk Ünitesi LW komutu ile yazmaç dosyasına veri yazılacak ve aynı yazmaç sonraki komut tarafından okunacaksa Veri hata riski oluşur. Bu durumda Yazmaç Dosyasından sonraki kısım için NoOp işlemi olması gerekir. Önceki kısımlardaki yazmaçların wrt enable uçları 0 olmalıdır. Gerekli kontrol sinyalleri Veri Risk Ünitesi tarafından oluşturulur.

13. TeZ-32 Ön Bellek (Cache Memeory)

14. TeZ-32 El Sıkışma (Hand Shake) Protokolü ve Burst Mode Veri Transferi

15. Teşekkür Ederim. Arş. Gör. Ali ŞENTÜRK Ç.Ü. Mühendislik Mimarlık Fakültesi Bilgisayar Mühendisliği TeZ-32