Changes between Initial Version and Version 1 of Ex11課題2015

Timestamp:

Jun 30, 2015 11:57:11 AM (11 years ago)

Author:

nakasato

Comment:

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Ex11課題2015

@@ +1 @@
+トップ：http://galaxy.u-aizu.ac.jp/note/wiki/CAEX2015
+
+= 概要 = 
+これまで設計してきたJR命令とJAL命令の拡張済みのマルチサイクルプロセッサ、32ビット乗算器が含まれていません。
+そのため、アセンブリコードの演習では、乗算を加算とシフトの組合せで実現する必要がありました。
+
+この課題では、以下の説明に従ってALUに乗算器を追加し、乗算命令を実行できるマルチサイクルプロセッサを設計します。
+
+== 課題１ ==
+第5回の講義ノート( http://web-int.u-aizu.ac.jp/~miyazaki/comparch-14/lecture/comparch-5-alu2.pdf )の説明を参考に、
+Verilog HDLで16ビット乗算器を設計し、その動作をテストベンチにより検証しなさい。
+なお、この乗算器をALUに組み込むため、乗数・被乗数は32ビットとし、乗算はそれぞれの下位16ビット同士の計算を実現すればよい。
+この場合乗算の結果は最大で32ビットになるので、結果の出力も32ビットとすること。
+
+この問題では、加減算に「+/-」を使って構わないが、乗算に「*」を使ってはいけない。
+
+=== 乗算器テンプレート ===
+{{{
+module mul32(x, y, z);
+   input x, y;
+   output z;
+endmodule
+}}}
+
+=== ヒント ===
+最も単純な実現方法は講義ノートに書いてある方法になる。
+具体的には、「z = x*y」を16ビットで計算する場合、部分積は16個になる。
+つまり、答える得るためには16個の部分積を足し合わせればよい。
+それぞれの部分積は、yのそれぞれのビットが真か偽かに応じて"x"または"0"になる。
+ただし、桁を正しく合わせる必要があることに注意すること。
+
+余裕がある場合にはBoothのアルゴリズムについても検討すること。レポートでこの課題をおこなった場合、ボーナス点を与える。
+
+== 課題２ ==
+作成した乗算器をALUに組み込み、乗算命令をサポートしたマルチサイクルプロセッサを設計しなさい。
+
+そのためには、ALUモジュール、ALU制御モジュールを拡張することが必要である。
+
+=== テストプログラム ===
+{{{
+         .data
+A:       .word 19
+B:       .word 75
+C:       .word 0
+
+         .text
+main:    lw   $8, A
+         lw   $9, B
+         mul  $10, $8, $9
+         sw   $10, C
+exit:    j  exit
+}}}
+
+このコードをxspimでアセンブルすると
+
+{{{
+[0x00001000]    0x8c085000  lw $8, 20480($0) [A]            ; 7: lw   $8, A
+[0x00001004]    0x8c095004  lw $9, 20484($0) [B]            ; 8: lw   $9, B
+[0x00001008]    0x71095002  mul $10, $8, $9                 ; 9: mul  $10, $8, $9
+[0x0000100c]    0xac0a5008  sw $10, 20488($0) [C]           ; 10: sw   $10, C
+[0x00001010]    0x08000404  j 0x00001010 [exit]             ; 11: j  exit
+}}}
+
+となる。乗算命令に対応する機械語は「0x71095002」である。
+R形式命令であることに注意してOPCODEとFUNCTがどうなるかを考えること。
+
+== 課題３ ==
+乗算を利用するプログラムの例として、Ex03「例題５：再帰手続きアルゴリズム」の動作をシミュレーションで確認しなさい。
+ただし、階乗はN = 9まで検証すればよい。