TMSCx的硬件結構PPT學習教案

1、會計學1TMSCx的硬件結構的硬件結構2021-12-102 第1頁/共58頁2021-12-1032.1 2.3 第2頁/共58頁2021-12-104第3頁/共58頁2021-12-105表表2-1 C55x與與C54x的比較的比較1（40位）第4頁/共58頁2021-12-106 。表表2-2 C55x的特征及優(yōu)點的特征及優(yōu)點第5頁/共58頁2021-12-107 第6頁/共58頁2021-12-108TMS320C55x CPU結構圖結構圖 第7頁/共58頁2021-12-109 3條讀數據地址總線（條讀數據地址總線（BAB、CAB、DAB）與）與3條讀數據數據總線（條讀數據數據總線（

2、BB、CB、DB）配合使用，即）配合使用，即BAB對應對應BB、CAB對應對應CB和和DAB對應對應DB。地址總線指定數據空間或地址總線指定數據空間或I/O空間地址，通過數據總線將空間地址，通過數據總線將16位數據傳送到位數據傳送到CPU的各個功能單元。其中，的各個功能單元。其中，BB只與只與D單元相連，用于實現從存儲器到單元相連，用于實現從存儲器到D單元乘法累加器（單元乘法累加器（MAC）的數據傳送。特殊的指令也可以同時使用）的數據傳送。特殊的指令也可以同時使用BB、DB和和CB來讀取三個操作數。來讀取三個操作數。 2條寫數據地址總線（條寫數據地址總線（EAB、FAB）與兩條寫數據數據總線（

3、）與兩條寫數據數據總線（EB、FB）配合使用，即）配合使用，即EAB對應對應EB、FAB對應對應FB。地址總線指定數據空間。地址總線指定數據空間或或I/O空間地址，通過數據總線，將數據從空間地址，通過數據總線，將數據從CPU的功能單元傳送到數據空的功能單元傳送到數據空間或間或I/O空間。所有數據空間地址由空間。所有數據空間地址由A單元產生。單元產生。EB和和FB從從P單元、單元、A單單元和元和D單元接收數據，對于同時向存儲器寫兩個單元接收數據，對于同時向存儲器寫兩個16位數據的指令要使用位數據的指令要使用EB和和FB，而對于完成單寫操作的指令只使用，而對于完成單寫操作的指令只使用EB。第8頁/

4、共58頁2021-12-1010指令緩沖單元結構圖指令緩沖單元結構圖 第9頁/共58頁2021-12-1011第10頁/共58頁2021-12-1012第11頁/共58頁2021-12-1013程序流程單元結構圖程序流程單元結構圖 第12頁/共58頁2021-12-1014第13頁/共58頁2021-12-1015第14頁/共58頁2021-12-1016地址流程單元結構圖地址流程單元結構圖 第15頁/共58頁2021-12-1017 D單元移位器能夠接收來自單元移位器能夠接收來自I單元的立即數，能夠與存儲器、單元的立即數，能夠與存儲器、I/O空間、空間、A單元寄存器、單元寄存器、D單元寄存器

5、和單元寄存器和P單元寄存器進行雙向通信，此外，還可以向單元寄存器進行雙向通信，此外，還可以向D單元的單元的ALU和和A單元的單元的ALU提供移位后的數據。移位器可完成以下操作：提供移位后的數據。移位器可完成以下操作：（1）對）對40位的累加器可完成向左最多位的累加器可完成向左最多31位和向右最多位和向右最多32位的移位操作，移位數可從臨時寄存器（位的移位操作，移位數可從臨時寄存器（T0T3）讀取或由指令中的常數提供；）讀取或由指令中的常數提供；（2）對于）對于16位寄存器、存儲器或位寄存器、存儲器或I/O空間數據可完成左移空間數據可完成左移31位或右移位或右移32位的移位操作；位的移位操作；（

6、3）對于）對于16位立即數可完成向左最多位立即數可完成向左最多15位的移位操作。位的移位操作。 第16頁/共58頁2021-12-1018（1）完成加、減、比較、布爾邏輯運算和絕對值運算等操作；）完成加、減、比較、布爾邏輯運算和絕對值運算等操作；（2）能夠在執(zhí)行一個雙）能夠在執(zhí)行一個雙16位算術指令時同時完成兩個算術操作；位算術指令時同時完成兩個算術操作；（3）能夠對）能夠對D單元的寄存器進行設置、清除等位操作。單元的寄存器進行設置、清除等位操作。第17頁/共58頁2021-12-1019數據計數單元結構圖數據計數單元結構圖 第18頁/共58頁2021-12-1020 流水線的第一階段（取流水

7、線）流水線的第一階段（取流水線） 其中其中PF1表示向存儲器提供的程序地址，表示向存儲器提供的程序地址，PF2表示等待存儲器的響表示等待存儲器的響應，應，F表示從存儲器取一個指令包并放入指令緩沖隊列中，表示從存儲器取一個指令包并放入指令緩沖隊列中，PD表示對表示對指令緩沖隊列中的指令預解碼（確定指令的起始和結束位置；確定并指令緩沖隊列中的指令預解碼（確定指令的起始和結束位置；確定并行指令）。行指令）。第19頁/共58頁2021-12-1021流水線的第二階段（執(zhí)行流水線）流水線的第二階段（執(zhí)行流水線） 第20頁/共58頁2021-12-1022流水線第二分段各階段的執(zhí)行情況流水線第二分段各階段

8、的執(zhí)行情況 從指令緩沖隊列中讀6個字節(jié)的指令對一個指令對或一個單指令進行解碼給對應的CPU功能單元分配指令讀取STx_中55種與數據地址產生相關的位第21頁/共58頁2021-12-1023流水線第二分段各階段的執(zhí)行情況（續(xù)）流水線第二分段各階段的執(zhí)行情況（續(xù)） 第22頁/共58頁2021-12-1024下面通過舉例來說明流水線的工作方式。下面通過舉例來說明流水線的工作方式。AMOV #k23, XARx :在在AD節(jié)拍用一個立即數對節(jié)拍用一個立即數對XARx初始化；初始化；MOV #k, ARx :ARx不是通過存儲器映射方式尋址的，在不是通過存儲器映射方式尋址的，在X節(jié)拍用一個節(jié)拍用一個立

9、即數初始化立即數初始化ARx；MOV #k, mmap(ARx)：ARx是通過存儲器映射方式尋址的，在是通過存儲器映射方式尋址的，在W節(jié)拍節(jié)拍用一個立即數初始化用一個立即數初始化ARx；AADD #k, ARx：對于這個特殊指令，在：對于這個特殊指令，在AD節(jié)拍用一個立即數對節(jié)拍用一個立即數對ARx初始化；初始化；MOV #k, *ARx+：在：在W+節(jié)拍對存儲器進行寫操作；節(jié)拍對存儲器進行寫操作；MOV *ARx+, AC0：在：在AD節(jié)拍對節(jié)拍對ARx 進行讀和更新操作，在進行讀和更新操作，在X節(jié)拍載節(jié)拍載入入AC0；ADD #k, ARx：在：在X節(jié)拍的開始時刻讀節(jié)拍的開始時刻讀ARx，

10、在，在X節(jié)拍的結束時刻修改節(jié)拍的結束時刻修改ARx；ADD ACy, ACx：在：在X節(jié)拍讀節(jié)拍讀/寫寫ACx和和ACy；第23頁/共58頁2021-12-1025MOV mmap(ARx) , ACx：ARx是通過存儲器映射方式尋址的，在是通過存儲器映射方式尋址的，在R節(jié)節(jié)拍讀取拍讀取ARx，在，在X節(jié)拍修改節(jié)拍修改ACx ；MOV ARx, ACx：ARx 不是通過存儲器映射方式尋址的，在不是通過存儲器映射方式尋址的，在X節(jié)拍讀取節(jié)拍讀取ARx，在，在X節(jié)拍修改節(jié)拍修改ACx ；BSET CPL ：在：在X節(jié)拍設置節(jié)拍設置CPL位；位；PUSH, POP, RET或AADD #K8, SP

11、 ：在：在AD節(jié)拍讀取和修改節(jié)拍讀取和修改SP，如果選擇，如果選擇32位棧模式，位棧模式，SSP會發(fā)生變化；會發(fā)生變化；XCCPART overflow(ACx)：在：在X節(jié)拍判斷條件，但是不管條件是否滿足節(jié)拍判斷條件，但是不管條件是否滿足，AR1都會加都會加1；| MOV *AR1+, AC1XCCPART overflow(ACx)：在：在R節(jié)拍判斷條件，滿足條件向存儲器完節(jié)拍判斷條件，滿足條件向存儲器完成寫操作，但是不成寫操作，但是不| MOV AC1, *AR1+ 管條件是否滿足，管條件是否滿足，AR1都會都會加加1XCC overflow(ACx)：在：在AD節(jié)拍判斷條件，只有滿足條

12、件時，節(jié)拍判斷條件，只有滿足條件時，AR1加加1| MOV *AR1+, AC1 第24頁/共58頁2021-12-1026第25頁/共58頁2021-12-1027l兩個乘法累加單元（兩個乘法累加單元（MAC）：每個乘法累加單元可在一個周期內處理）：每個乘法累加單元可在一個周期內處理17位位17位的乘法運算。位的乘法運算。l40位的算術邏輯單元（位的算術邏輯單元（ALU）和一個）和一個16位的算術邏輯單元：算術邏輯單元具有并行處理能力，采用并行處理可以降低系統(tǒng)處理時鐘從而降低功耗。這些資源由位的算術邏輯單元：算術邏輯單元具有并行處理能力，采用并行處理可以降低系統(tǒng)處理時鐘從而降低功耗。這些資源

13、由CPU中的地址單元（中的地址單元（AU）和數據單元（）和數據單元（DU）進行管理。）進行管理。l采用先進的多總線結構：通過三條內部數據采用先進的多總線結構：通過三條內部數據/操作數來讀總線和兩條內部數據操作數來讀總線和兩條內部數據/操作數來寫總線，從而完成對指令和數據的訪問。操作數來寫總線，從而完成對指令和數據的訪問。第26頁/共58頁2021-12-1028l有有128KB16位的片上位的片上RAM，其中包括，其中包括64KB的雙存取的雙存取RAM（DARAM）和）和192KB的單存取的單存取RAM（SARAM）。）。l8MB16位的最大可訪問外部尋址空間（同步位的最大可訪問外部尋址空間（

14、同步DRAM）。）。l外部存儲器接口（外部存儲器接口（EMIF）與通用輸入）與通用輸入/輸出（輸出（GPIO）共用引腳，當不使用外部存儲器接口時，這些引腳可以當作通用輸入）共用引腳，當不使用外部存儲器接口時，這些引腳可以當作通用輸入/輸出接口來使用，輸出接口來使用，EMIF接口可以實現與異步靜態(tài)接口可以實現與異步靜態(tài)RAM（SRAM）、異步（）、異步（EPROM）和同步）和同步DRAM（SDRAM）的無縫連接。）的無縫連接。第27頁/共58頁2021-12-1029第28頁/共58頁2021-12-1030第29頁/共58頁2021-12-1031第30頁/共58頁2021-12-1032第3

15、1頁/共58頁2021-12-1033第32頁/共58頁2021-12-1034第33頁/共58頁2021-12-1035 第34頁/共58頁2021-12-1036第35頁/共58頁2021-12-1037第36頁/共58頁2021-12-1038第37頁/共58頁2021-12-1039VC5509A有內核電源和外設電源兩種。有內核電源和外設電源兩種。CVDD是數字電源，對于時鐘為是數字電源，對于時鐘為108MHz、144MHz和和200MHz的的DSP對應的對應的CVDD分別為、和，為分別為、和，為CPU內核提供專用電源。內核提供專用電源。DVDD是數字電源，為是數字電源，為I/O引腳提

16、供專用電源。引腳提供專用電源。USBVDD是數字電源，為是數字電源，為USB模塊的模塊的I/O引腳提供專用電源。引腳提供專用電源。RDVDD 是數字電源，對于時鐘為是數字電源，對于時鐘為108MHz、144MHz和和200MHz的的DSP對應的對應的RDVDD分別為、和，為分別為、和，為RTC模塊的模塊的I/O引腳提供專用電源。引腳提供專用電源。第38頁/共58頁2021-12-1040RCVDD 是數字電源，對于時鐘為是數字電源，對于時鐘為108MHz、144MHz和和200MHz的的DSP對應的對應的RCVDD分別為、和，為分別為、和，為RTC模塊提供專用電源。模塊提供專用電源。AVDD

17、是模擬電源，為是模擬電源，為10位的位的A/D提供專用電源。提供專用電源。ADVDD ，為，為10位位A/D數字部分提供專用電源。數字部分提供專用電源。USBPLLVDD 是數字電源，對于時鐘為是數字電源，對于時鐘為108MHz、144MHz和和200MHz的的DSP對應的對應的USBPLLVDD分別為、和，為分別為、和，為USB的的PLL提供專用電源。提供專用電源。VSS是數字地，為是數字地，為I/O和內核引腳接地。和內核引腳接地。AVSS是模擬地，為是模擬地，為10位位A/D接地。接地。ADVSS為為10位位A/D的數字部分接地。的數字部分接地。USBPLLVSS是數字地，為是數字地，為U

18、SB的的PLL接地。接地。第39頁/共58頁2021-12-1041第40頁/共58頁2021-12-1042第41頁/共58頁2021-12-1043存儲器映射存儲器映射 第42頁/共58頁2021-12-1044第43頁/共58頁2021-12-1045 當當CPU從程序空間讀取指令時，采用字節(jié)尋址，即按字節(jié)分配地址，且地址為從程序空間讀取指令時，采用字節(jié)尋址，即按字節(jié)分配地址，且地址為24位。一個行寬為位。一個行寬為32位存儲器的地址分配由下圖說明，每個字節(jié)分配一個地址，例如字節(jié)位存儲器的地址分配由下圖說明，每個字節(jié)分配一個地址，例如字節(jié)0的地址是的地址是00 0100h，字節(jié)，字節(jié)2的

19、地址是的地址是00 0102h。字節(jié)地址00 0100h00 0103h字節(jié)1字節(jié)0字節(jié)2字節(jié)地址100002h第44頁/共58頁2021-12-1046表表2-5 指令長度及地址分配指令長度及地址分配第45頁/共58頁2021-12-1047圖圖2-9 存儲器中的指令存儲器中的指令第46頁/共58頁2021-12-1048第47頁/共58頁2021-12-1049 當當CPU訪問數據空間時，采用字尋址，即為每個訪問數據空間時，采用字尋址，即為每個16位的字分配一個位的字分配一個23位寬的地址，下面說明了一行位寬的地址，下面說明了一行32位寬的存儲器的地址分配，字位寬的存儲器的地址分配，字0的

20、地址為的地址為00 0100h，字，字1的地址為的地址為00 0101h。字1字0字地址100001h第48頁/共58頁2021-12-1050 由于地址總線是由于地址總線是24位寬，所以，當位寬，所以，當CPU讀讀/寫數據空間時，寫數據空間時，23位的地址左移一位，最低位補位的地址左移一位，最低位補0。例如，一條指令在。例如，一條指令在23位地址位地址00 0102h上讀一個字，讀數據地址總線上傳送的值是上讀一個字，讀數據地址總線上傳送的值是00 0204h，如下所示。，如下所示。字地址：字地址：000 0000 0000 0001 0000 0010讀數據地址總線：讀數據地址總線：0000

21、 0000 0000 0010 0000 0100第49頁/共58頁2021-12-1051 C55x DSP指令處理的數據類型有指令處理的數據類型有8位、位、16位和位和32位。位。 數據空間是采用字尋址，但數據空間是采用字尋址，但C55x有專門的指令可以選擇字的高字節(jié)或低字節(jié)，進行有專門的指令可以選擇字的高字節(jié)或低字節(jié)，進行8位數據的處理。字節(jié)裝載指令將從數據空間讀取的字節(jié)進行位數據的處理。字節(jié)裝載指令將從數據空間讀取的字節(jié)進行0擴展或符號擴展，然后裝入寄存器中；字節(jié)存儲指令可將寄存器中的低擴展或符號擴展，然后裝入寄存器中；字節(jié)存儲指令可將寄存器中的低8位數據存儲到數據空間指定的地方。位數

22、據存儲到數據空間指定的地方。MOV high_byte(Smem) , dstMOV low_byte(Smem) , dstSmem(158)Smem(70)Smem(158)字節(jié)裝載Smem(158)第50頁/共58頁2021-12-1052字節(jié)裝載和字節(jié)存儲指令字節(jié)裝載和字節(jié)存儲指令 第51頁/共58頁2021-12-1053 當當CPU存取長字時，存取地址是指存取長字時，存取地址是指32位數據的高位數據的高16位（位（MSW）的地址，而低）的地址，而低16位（位（LSW）的地址取決于）的地址取決于MSW的地址。具體說明如下所示。的地址。具體說明如下所示。 如果如果MSW的地址是偶地址，則的地址是偶地址，則LSW的地址加的地址加1。LSWMSW字地址100001h如果如果MSW的地址是奇地址，則的地址是奇地址，則LSW的地址減的地址減1。 MSWLSW字地址100001h對于已確定地址的對于已確定地址的MSW（LSW），將其地址的最低