CN102156629A - 32位指令扩展的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种32位指令扩展的方法，包括以下步骤：1)32位指令缓存:当缓存不满时自动向内存读取指令,即缓存中当前16位用做指令解码时，缓存中后16位自动移动到前16位，从内存中读取的16位指令自动填充至缓存中的后16位；2)指令解码前的判断:设定缓存中指令的前n位为保留字段,4≦n≦16,如果保留字段为预设定值,则跳转到步骤4)，否则，跳转到步骤3)；3)进行16位指令解码，解码完成后，跳转到步骤5)进行指令发射或执行；4）进行32位指令解码，解码结束后跳转到步骤5）；5)进行指令发射或执行。本发明可将CCore指令集扩展成16位/32位混合指令集。

Description

32位指令扩展的方法

技术领域

本发明涉及一种微处理器内部的数据处理方法，具体涉及一种32位指令扩展的方法，属于微处理器技术领域。

背景技术

CCore（ China Core，即国芯）第一代指令集是固定字长16位指令集。16位指令集具有代码密度高，节省存储空间，运行功耗低的优点。但16位指令集也有其先天的劣势，主要有扩展性差，对于复杂运算指令数目过多，在高带宽的系统中性能低下。

指令集是微处理器架构的基础，可以说指令的强弱极大影响着微处理器的性能和效率。指令集可分为复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC）。CISC体系代表性的指令集有Intel的80x86和Motorola的68K等。 RISC体系代表性的指令集有ARM和PowerPC等。RISC架构相对于CISC架构具有以下特点：指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少，大多数是简单指令且都能在一个时钟周期内完成。这些特点有利于指令译码的简化，以及流水线/超标量设计。

20世纪90年代摩托罗拉开发的MCore指令集完全遵循了精简指令集的设计思想，采用固定的16位指令编码技术，绝大部分指令在一个周期内完成。CCore第一代指令集与摩托罗拉MCore指令集完全兼容。基于CCore第一代指令集的C300系列CPU已经在移动存储和通信，数字电视/机顶盒，打印机，安全芯片，汽车电子等嵌入式领域得到了广泛应用。但是当今的嵌入式系统开发面对的挑战越来越复杂，必须在代码性能和系统成本之间进行平衡。原16位CCore指令集虽然具有功耗和成本的优势，但已经无法满足当今复杂嵌入式系统对性能的要求。这是由于16位指令集相对于32位指令集来讲，由于字长的限制，扩展性差，无法集成高效率的指令。

指令由操作码和操作数组成，操作码用来区分不同的指令。操作数用来传递操作需要的参数。原CCore16位指令集代码空间余地很小，无法再扩展效率更高的复杂指令。假设要实现下面一条MAC指令，语法为MAC <Rd>,<Rm>,<Rs>,<Rn>, 基本操作为Rd=Rm*Rs+Rn。当中有4个基本的操作数Rd，Rm，Rs，Rn各为4个比特，可表示16个通用寄存器。而CCore16位指令集固定长度为16比特，很显然无法集成类似MAC的指令。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是应对现代复杂嵌入式应用的需求，提供一种方法，可以将CCore指令集扩展为16位/32位混合指令集，支持CCore指令集中集成DSP等较复杂指令，扩展CCore指令集的应用范围。

为解决上述技术问题，本发明提供一种32位指令扩展的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)32位指令缓存:当缓存不满时自动向内存读取指令,即缓存中当前16位用做指令解码时，缓存中后16位自动移动到前16位，从内存中读取的16位指令自动填充至缓存中的后16位，所述缓存不满的情况为缓存为空或者只有16位bit未参与解码时；

2)指令解码前的判断: 设定缓存中指令的前n位为保留字段,4≦n≦16,如果保留字段为预设定值,则跳转到步骤4)，否则，跳转到步骤3)；

3)进行16位指令解码，解码完成后，控制信号传输给发射模块，跳转到步骤5)进行指令发射或执行；

4）进行32位指令解码，解码结束后跳转到步骤5）的指令发射或执行；

5) 进行指令发射或执行。

前述的32位指令扩展的方法，其特征在于：在所述步骤2）中，保留字段为指令前4位，预设定值为4’b0101。

本发明将原指令集中保留的字段0101xxxx_xxxxxxxx扩展为APP指令，APP指令和下一条16位指令组合成一条32位指令，从而满足复杂指令对代码空间的要求，同时又不与原16位指令冲突。在100%兼容原CCore16位指令集的基础上，将CCore指令集扩展成16位/32位混合指令集的方法，从而满足应用对于成本和性能的综合要求。

附图说明

图1为本发明的一种实施例的流程图。

具体实施方式

本发明的实现可以由状态机表示。步骤1表示32位指令缓存，当缓存不满时会自动向内存读取指令。当前16位用做指令解码时，后16位自动移动到前16位，内存中读取的16位指令自动填充后16位。步骤2是指令解码前的预判，如指令前4位为4’b0101,则跳转到步骤4，否则，跳转到步骤3。步骤3是16位指令解码，解码完成后，控制信号传输给发射模块，跳转到步骤5-指令发射或执行。步骤4是32位指令解码，同样，解码结束后跳转到指令发射或执行。

本发明利用CCore原16位指令集保留字段16’b0101XXXXXXXXXXXX扩展CCore指令集，利用指令开头4Bit作为保留字段区别16位指令和32位指令,采用保留字段扩展16位指令集，避免了于原16位指令的冲突，又实现了32位指令集的扩展。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征，和本方面的优点。本行业的技术人员应该有所知晓，本发明不受上述实施的限制，上述实施列和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都要落入要去保护的本发明范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (2)

1.一种32位指令扩展的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)32位指令缓存:当缓存不满时自动向内存读取指令,即缓存中当前16位用做指令解码时，缓存中后16位自动移动到前16位，从内存中读取的16位指令自动填充至缓存中的后16位，所述缓存不满的情况为缓存为空或者只有16位bit未参与解码时；

2)指令解码前的判断: 设定缓存中指令的前n位为保留字段,4≦n≦16,如果保留字段为预设定值,则跳转到步骤4)，否则，跳转到步骤3)；

3)进行16位指令解码，解码完成后，控制信号传输给发射模块，跳转到步骤5)进行指令发射或执行；

4）进行32位指令解码，解码结束后跳转到步骤5）的指令发射或执行；

5) 进行指令发射或执行。

2.根据权利要求1所述的 32位指令扩展的方法，其特征在于：在所述步骤2）中，保留字段为指令前4位，预设定值为4’b0101。

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