Implementação e simulação do processador MIPS com a ALU reconfigurável dinamicamente

• Autor(es): Skliarova, Iouliia ; Ferrari, António B.
• Data: 1999
• Origem: Electrónica e Telecomunicações
• Assunto(s): Processador MIPS; ALU; Computação reconfigurável; FPGAs
• Tipo de Documento: Artigo científico
• Idioma: Português

Descrição

This article describes a set of simulation tools for processors implementing subsets of the MIPS architecture. The design environment that has been created allows the user to write simple assembly language programs and to visualize their execution in terms of the processor's internal structure, i.e. of the control signals generated with the flow of time, ALU operation results and contents of registers. Processors with different structures, although implementing the same set of instructions, have been investigated. They allow to contrast the complexity and performance of different realizations. A microprogrammed version of the processor allows to addnew instructions by writing microprograms that implement those instructions.Additionally, and as an experiment in the design of reconfigurable function units, two different implementations of an ALU for the MIPS datapath, have been designed using a dynamically reconfigurable FPGA of the XC6200 family.

Este artigo descreve um ambiente de simulação integrado para a arquitectura MIPS que permite ao utilizador escrever programas simples em assembly e visualizar a sua execução em termos da estrutura interna de um processador que implementa a arquitectura em causa. Processadores com estruturas diferentes, embora implementando o mesmo subconjunto de instruções MIPS, foram considerados. Foi feita a sua descrição em VHDL e a respectiva simulação utilizando o ambiente V-System, o que permite visualizar o funcionamento interno do processador, isto é, os sinais de controlo gerados ao longo do tempo, os resultados das operações da ALU e o conteúdo dos registos. A implementação microprogramada do processador permite ainda a extensão do sub-conjunto de instruções suportado através da adição de novas instruções, oferecendo ao utilizador um interface amigável para a escrita de microprogramas que as implementem. Por fim, e no contexto da computação reconfigurável, descrevem-se duas implementações alternativas de uma ALU para o processador MIPS com base em FPGAs reconfiguráveis dinamicamente da família XC6200.