第５章 コントローラの設計
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5.1 コントローラの構成
ー パ マ 操作 実行す
マ 操作 入力 ー ー パ 供給
そ 実行す た 必要
制御信号 ー パ 与え
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ン ー
一連 マ 操作
実行す た 制御信号 系列
生成す 順序回路
令 ー
令 ー 解 し
制御信号生成回路
制御信号 発生
ー やフ ップフ ップ
ン ー 構成す
結線制御
結線制御
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結線制御
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結線制御 有限状態機械 FSM 記述さ こ 多い
FSM ン ー ぶこ あ
ン ー 設計す 方法 明す た
最大公約数 (G（）, greatest common divisor) 計算す
例 そ 設計
5.2 結線制御の設計
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entity gcd is
port ( clk : in bit;
din : in bit;
xin : in integer;
yin : in integer;
dout : out bit;
zout : out integer );
end gcd;
GCD システムの設計
ン フ ー ハー 記述言語VH）L 記述
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GCD システムの設計
最大公約数 計算す
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GCD システムの設計
動作記述 VH）L 記述
architecture behavior of gcd is begin
process
variable x, y : integer; begin
calculation : loop
wait until ((din ='1') and (clk = '1' and clk'event)); dout <= '0';
x := xin; y := yin;
while (x /= y ) loop if ( x < y )
then y := y - x; else x := x - y; end if;
end loop;
wait until ((din = '0') and (clk = '1' and clk'event)); dout <= '1';
zout <= x; end loop; end process; end behavior;
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GCD システムの設計
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GCD システムの設計
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GCD システムの設計
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GCD システムの設計
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GCD システムの設計
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GCD システムの設計
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GCD システムの設計
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GCD システムの設計
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GCD システムの高位合成結果
architecture behavior of gcd is begin
process
variable x, y : integer; begin
calculation : loop
wait until ((din ='1') and (clk = '1' and clk'event)); dout <= '0';
x := xin; y := yin;
while (x /= y ) loop if ( x < y )
then y := y - x; else x := x - y; end if;
end loop;
wait until ((din = '0') and (clk = '1' and clk'event)); dout <= '1';
zout <= x; end loop; end process; end behavior;
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GCD システムの高位合成結果
19
GCD システムの高位合成結果
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5.3 マイクロプログラム制御
い つ 制御信号 １語 た 制御語
一連 制御語 ROMやRAM PLA 可能 格納し
そ 順次取 出すこ 制御信号列 生成す 制御方法
マ プ 制御
内 各制御語 マ 令
マ 令 列 マ プ
マ プ 格納した 制御
マ プ 制御方式
１ ５１年 英国 M.V.Wilkes 考案
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5.3 マイクロプログラム制御
一連 マ 操作列 実行す た
対応す マ 令 列
マ プ フ ー
制御 書 込
制御 マ 令 出し
制御信号 し マ 操作 実行
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5.4 マイクロ命令
23
5.4 マイクロ命令
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データパスの制御信号
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マイクロプログラム制御
26
マイクロ命令
27
マイクロ命令
28
マイクロ命令
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5.5 マイクロプログラムの設計
開始 設定
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5.5 マイクロプログラムの設計
加算 令
R1 ← R1 + R2, （AR ← （AR + 1
001 010 001 101 0 00 0 000 000000
A B C S Cin W M1 M2 ADR
R1 選択
R2 選択
R1 選択
加算 CARを
１増加
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5.5 マイクロプログラムの設計
論理和演算 無条件分岐
R1 ← lsr (R1 ∨ R2), （AR ← 40
001 010 001 001 0 10 0 001 101000
A B C S Cin W M1 M2 ADR
R1 選択
R2 選択
R1 選択
論理和
ー 右シフ
内部ア ス 選択
40
32
5.5 マイクロプログラムの設計
条件分岐
R1 ← R1 + R2,
if (Z=1) then (（AR ← 26)
else (（AR ← （AR + 1)
001 010 001 101 0 00 0 101 011010
A B C S Cin W M1 M2 ADR
R1 選択
R2 選択
R1 選択
加算
Ｚ選択
内部ア ス 選択
26
33
5.5 マイクロプログラムの設計
外部 へ分岐
R1 ← R1 + R2 , （AR ← 外部
001 010 001 101 0 00 1 001 000000
A B C S Cin W M1 M2 ADR
R1 選択
R2 選択
R1 選択
加算
ー
外部ア ス 選択
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演習問題
つ 転送 令 図5.14 マ 令 記述せ
(a) R3 ← R1 + R2, （AR ← 20
(b) R2 ← lsr (R1 – R2), （AR ← （AR + 1
(c) if (P = 1) then (（AR ← 外部 )
else (（AR ← （AR + 1)
(d) R2 ← lsl (R1 + R2),
if (V = 1) then (（AR ← 13) else (（AR ← （AR + 1)
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演習問題
(a) R3 ← R1 + R2, （AR ← 20
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演習問題（解答）
A B C S Cin W M1 M2 ADR 001 010 011 101 0 00 0 001 (20)2
(a) R3 ← R1 + R2, （AR ← 20
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演習問題
(b) R2 ← lsr (R1 – R2), （AR ← （AR + 1
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演習問題（解答）
(b) R2 ← lsr (R1 – R2), （AR ← （AR + 1
A B C S Cin W M1 M2 ADR 001 010 010 1101 10 - 000 ---
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演習問題
(c) if (P = 1) then (（AR ← 外部 )
else (（AR ← （AR + 1)
40
演習問題（解答）
(c) if (P = 1) then (（AR ← 外部 )
else (（AR ← （AR + 1)
A B C S Cin W M1 M2 ADR --- --- --- --- - -- 1 100 ---
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演習問題
(d) R2 ← lsl (R1 + R2), if (V = 1) then (（AR ← 13)
else (（AR ← （AR + 1)
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演習問題（解答）
A B C S Cin W M1 M2 ADR 001 010 010 1010 01 0 010 (13)2
