C-CORE介绍.pdf

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1.1 特征 .................................................... 1-1 1.2 内部架构概要 ............................................ 1-2 1.3 编程模式 ................................................ 1-3 1.4 数据格式概要 ............................................ 1-4 1.5 操作数寻址方式 .......................................... 1-5 1.6 指令集一览 .............................................. 1-6 2.1 用户编程模式 ............................................. 2-1 2.1.1 通用寄存器 ............................................. 2-1 2.1.2 程序计数器 ............................................. 2-2 2.1.3 条件码/借位 ............................................. 2-2 2.2 管理员编程模式 ........................................... 2-2 2.2.1 替换寄存器组 ........................................... 2-3 2.2.2 处理器状态寄存器 ....................................... 2-4 2.2.2.1 PSR变更 ............................................. 2-6 2.2.2.2 异常识别与处理变更 ................................... 2-6 2.2.2.3 RTE和RFI指令变更 .................................. 2-7 2.2.2.4 MTCR指令变更 ........................................ 2-7 2.2.3 向量基址寄存器 ........................................ 2-7 2.2.4 管理员存储寄存器 ....................................... 2-7 2.2.5 异常影子寄存器 ......................................... 2-7 2.2.6 全局控制寄存器 ......................................... 2-8 2.2.7 全局状态寄存器 ......................................... 2-8 3.1 指令类型和寻址方式 ...................................... 3-1 3.1.1 寄存器--寄存器类指令 .................................. 3-1 3.1.1.1 单寄存器寻址方式 .................................... 3-1 3.1.1.2 双寄存器寻址方式 .................................... 3-1 3.1.1.3 寄存器与5位立即数方式 .............................. 3-2 3.1.1.4 寄存器与5位偏移立即数方式 .......................... 3-2 3.1.1.5 寄存器与7位立即数方式 ............................. 3-2 3.1.1.6 控制寄存器寻址方式 ................................. 3-3 3.1.2 数据存储器访问指令 .................................... 3-3 3.1.2.1 规格化4位立即数寻址方式 ............................ 3-3 3.1.2.2 Load/Store 4个寄存器方式 ........................... 3-3 3.1.2.3 Load/Store 多寄存器方式 .....................
第三部分指令 3.1指令类型和寻址方式 3.1.1寄存器一寄存器类指令 3-1 3.1.1.1单寄存器寻址方式 ··········“ 3.1.1.2双寄存器寻址方式 3.1.1.3寄存器与5位立即数方式 3-2 3.1.1.4寄存器与5位偏移立即数方式 鲁·鲁 3-2 3.1.1.5寄存器与7位立即数方式 3-2 3.1.1.6控制寄存器寻址方式 ··· 3.1.2数据存储器访问指令 ,,申,,,·· 3.1.2.1规烙化4位立即数寻址方式 3.1.2.2Load/ Store4个寄存器方式 3-3 3.1.2.3Load/ Store多寄存器方式 3.1.2.4Load相对字寻址方式 ...3-4 3.1.3流控制指令 3-4 3.1.3.1规格化11位位移量方式 3-4 3.1.3.2寄存器寻址方式. 静·鲁鲁非·鲁 3.1.3.3间址方式 ···.···· 3.1.3.4寄存器与4位负位移寻址方式 3-5 3.2操作码表 3.3指令集 3-9 第四部分异常处理 4.1异常处理一览 4.2异常处理步骤 4-2 4.3异常向量 4-3 4.4异常类型 4-4 4.4.1复位异常(向量位移0ⅹO) 4-4 4.4.2未对界异常(向量位移0x4) 44 4.4.3访问异常(向量位移0x8) 鲁· 4.4.4被0除异常(向量位移0x0C),, 4-5 4.4.5非法指令异常(向量位移0x10) 4-5 4.4.6违反特权异常(向量位移0x14) ···· 4-5 4.4.7眼踪异常(向量位移0x18) 4-5 4.4.8断点异常(向量位移0x1C) 4-6 4.4.9不可恢复错异常(向量位移0X20).. 4-7 4.4.10软件复位异常(向量位移0x24) 4-7 4.4.11中断异常 4.4.1.1正常中断(INT) 4.4.11.2快速中断(FINT) 4-8 4.4.12硬件加速器异常(向量位移0x30) 4-8 4.4.13指令陷阱异常(向量位移0x400×5C) 49 4.5异常优先级. 4-9 4.6从异常句栖返回 图例一览 1-1编程模式 ··非··非鲁··非非 1-4 1-2存储器中的数据结构 1-5 1-3寄存器中的数据结构 2-1用户编程模式 2-2管理员额外资源 2-3处理器状态寄存器. *.,,D···非·非··非···,·· 3-1单寄存器格式. 3-2双寄存器格式 ··· 3-2 33寄存器带5位立即数格式 3-4寄存器带5位偏移立即数格式 3-5寄存器带7位立即数格式 :···:· 3-6控制寄有器寻址格式 3-7规格化4位立即数格式 3-8Load/ Store4个寄存器格式 3-9Load/ Store多寄存器格式 3-10Load相对字寻址格式 3-11规格化11位位移量格式 3-12寄存器寻址格式 3-13间址袼式 3-14寄存器4位负位移寻址格式 4-1中断接口标志 4-8 表格一览 1-1C·CORE指令集 1-6 3-1操作码表 · ··非 4-1异常向量分配表 4-3 4-2异常优先级组 ....4-9 43异常、跟踪和断点结果 ··非··非·· 410 第一部分介绍 32位C· CORE microrIsC引擎是摩托罗拉微处理器core产品的新的代表。该处理器的架 构专为结构设计目标是高性能、低成本并对系统功耗有特姝要求的嵌入式应用系统而设 计。这使C·CORE特别适用于电池供电、手持式产品,同样它也可以设计为高温环境下高 度集成的部件。 所有系统功耗由处理器内核及其他所有元件所确定。特别是,存储器占有相当的份额,在 处理器核与存储器子系统的总功耗中,存储器的功耗(片内和片外)占支配地位。因此,在 决定 C CORE指令集结构(ISA)时,权衡了绝对运行能力和减少总功耗两方面,在减少总功 耗的同时,仍保持了较高的性能级别。 C·CORE采用流水线RISC结构,如同其他性能增强型系统采用的指令精简架构设讣。固 定指令字长译吗和严格的1oad/ storo结构减轻」控制的复杂度和系统负载。采用相对比 较短的16位指令编码降低了存储器功耗的目的,这一选择显著地降低了维持指令髙速执 行所需要的带宽。 在一组应用程序中代码密度的统计显示超过了CISC结构,执行过程的复杂度和负载能力 也比CISC结构有了提高。 其他有关降低成本和提供性能方面的措施,C∽CORE还在能源消耗和能源管理方面有了进 步。 C CORE采用仝静态设计、动态能源管理和低电压措施降低了能源消耗。C·CORE的内部功 能模块自动掉电不需要逐时钟进行。还提供了一些降低功耗的工作模式。 1.1特征 C·CORE的主要特征如下: 32位Load/ Store risc架构 固定16位指令字长 16个32位通用奇器组 高效的4级流水线,对于应用软件是不可见的 多数指令是单周期指令 跳转和存储器访问是两周期指令 ·支持字节/半字/字存储器访问 快速中断支持一16个替换寄存器组 支持向量中断和自动向量中断 1.2微架构概要 C·CORE指令流水线包括下列步骤 ·取指令 指令译码/读寄存器 执行 寄存器回写 这些阶段操作时相互重叠,使得多数指令在单个时钟里得以执行。 16个通用寄存器用于存放操作数和指令结果。寄存器R15作为连接寄存器保存进行子程 序调用时的返回地址。寄作器R0习惯上用于当前堆栈指针 执行单元由一个32位的算术/逻辑单元(ALU),一个32位桶形移位器,一个HO单元,结 果前馈硬件和一个支持乘法和多寄存器存取的多功能硬件。除了乘法、有符号除法和无符 号除法外,算术和逻辑操作在单周期内执行。为减少执行时间,乘法指令的执行是每时钟 2位,重叠扫描,带先进先出的修正 Booth算法米实现的。有符号和无符号除法也有数据 关联时序。FF0单元在单周期内操作。 程序计数器单元包括一个PC增量器和一个专用的跳转地址加法器以便在改变操作流向时 少延迟。跳转目标地址和跳转指令译码并行地计算,用一个流水线气泡来处理分支和跳 转。这样,指令执行的时间只需2个时钟,未满足条件的条件码分支只需一个时钟 提供有字节、半字和字(32位)数据的load/ store操作,对宇节/半字的load操作可自 动进行0扩展。这些指令的执行需要2个时钟周期。还有对多个寄存器进行Load/ store 类存储器操作在上下文保存和再存储操作方面开销极少。它们需要N1个时钟周期,N是 要传送的奇存器个数 只提供一个条件码/进位()用于条件测试和存放算术和逻辑操作时的进位。C位一般用于 较明确的测试/比较操作,不作为正常指令的操作结果的影响。这条规则的意外是某些特定 操作实际计算过程中与条件位有关联异常。 提供一16个替换寄存器组用于中断异常处理中的低消耗。CPU支持向量中断和自动向量 中断。 1.3编程模式 C·CORE编程模式分为2个权限模式定义:管理员和用户。某些操作在用户模式下不可用。 用户程序只能访问指定给用户模式的寄存器;处于管理员模式下的系统软件能访问所有奇 存器,并调用控制寄存器去执行管理员功能。用户稈序访问有特权信息是受到严格限制 根据其活跃性,操作系统为用户程序执行管理和服务任务。 多数指令在2种模式下都能执行,单对系统有重要影响的些指令被赋予特权,只能在管 理员模式下执行。例如,用户程序不能执行stop,doze,或wait指令。为了防止用户程 序未进允许进入管理员模式,凡是能修改程序状态寄存器PSR的S位的指令都是有特权的。 trap #n指令为用户程序程序提供了对操作系统服务例程的调用访问。对一些特殊控制寄 存器的访问也是不开发给用户模式的。 当PSR的S位设置后,处理器在管理员模式下执行指令。与一条指令相关的总线周期记 录了管理员还是用户模式的操作访问。 处理器在正常用户处坦过程使用用户编程模式。在异常处埋过程中,处理器从用户模式切 换到管理员模式。异常处理进入时,将当前PSR的值保存到影子搾制寄存器EPSR或FPSR 中,并设置PSR的S位,强制处理器进入管理员模式。返回时,程序子程序通过执行rte 从异常返回)或rfi(从快速中断返回)指令回到以前的操作模式,这使指令流水线被 被冲洗并从合适的地址空间取指重填充之。 编程模式描述的寄存器(见图1-1)提供操作数存储和搾制。这些寄存器分成2类权限: 用户和管理员。用户编程模式包括·组16个32位通用寄存器,32位程序计数器(PC)和 条件/进位(C)。C位是PSR的bit0。这是PSR唯一能被用户所访问的部分。管理员编 程模式包括一组16个32位通用寄存器(替换寄存器组),以及一组状态/控制寄存器和草 稿寄存器。按照惯例,寄存器R15用作子程序调用中的连接寄存器,寄存器RO一般用 作当前堆栈指针。 替换寄有器组通过设定PSR中的控制位被选中。访问状态、控制和草稿寄存器是通过指令 mter(读控制寄存器)和mter(写控制寄存器)进行的。当设置PSR的A位选中替换 寄存器组后,就可以在上面进行通常操作。当清除AF位,操作数就返回到正常寄存器组 上面。这个替换寄存器组主要用于实时事件处理减少现场切换保存信息所需的开销 替换寄存器组 RO RO RO R1 PSR CRO R2 R2 VBR CR1 R R3 EPSR CR2 R4 R4 R5 FPSR CR3 R5 EPC CR4 R6 R6 FPC CR5 R7 R7 CR6 R8 R8 SS1 CR7 R9 R9 SS2 CR8 R10 CR9 R11 SS3 SS4 CR10 R12 R12 R13 GCR CR11 R13 R14 G SR CR12 R15 R15 PC PC c bit 0 of PSR 用户编程模式 管理员编程模式 图1-1编程模式 管理员编程模式中包括存放操作控制和状态信息的PSR,一组异常发生时用于保存PSR 状态和程序计数器的影子寄存器,一组快速屮断发生时为减少系统开销用于保存PSR状态和程 序计数器的影了寄存器,5个用丁管理员异常事件处理软件的草稿寄存器,一个用于存放向量 表基址的寄存器,两个用于仝局控制和状态的寄存器。 1.4数据格式概要 整数单元所攴持的操作数格式使标准的2的补码数据格式。每条指令所用的操作数长度 由指令本身决定,load/ store类指令显式地以编码方式规定,其他指令隐式由指令操 作定义(索引操作,字节分离)。一般地,指令在32位源操作数上执行就会产生一个 位的结果。 数据在存储器里的冇放格式是按大端(big- endian)方式按字节排序的。字0的最高有 效字节(byte0)放在地址0的位置上。在一个字中,位的编号方式是位31为最高有效 位 31 0 Byte O Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4 Byte 5 Byte 6 Byte 7 Word o 4 Byte 8 Byte 9 Byte A Byte B Word @8 Byte c Byte D Byte E Byte F Word 图1-2在存储器中的数据结构 87 SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSs S Byte Signed Byte 87 000000000000000000000000 Byte Unsigned byte 161 SSSSSSSSSSSSSSSS Sianed Halfword H d 6 0000000000000000 Unsigned Halfword Halfword 0 Byte o Byte 1 Byte 2 Byte 3 图1-3在寄存器的数据结构 1.5操作数寻址能力 C. CORE所有对存储器的访问都是通过load和 store指令进行的,数据传送在与通用奇 存器与存储器之间进行。带4位规格化偏移量寻址方式用于10ad和 store指令对字节/ 半字和字数据寻址。 多数据Ioad和 store指令允许16位通用寄存器组的子集与基于寄存器R0(默认堆栈指 针)所指的存储器之间进行数据传送。 4寄存器Load和 store指令允许通过寄存器间址的u存储器与固定4寄存器之间进行数 据传送 1.6指令集一览 为支持高级语言,指令集经过精心剪裁,对最常用的指令进行了优化。提供了一个标准 的算术、逻辑运算的指令集;提供了支持位操作、字节提取、数据传送和控制流改变的 指令;还具有一组条件执行指令,用于替代较短的条件分支。 表1-1提供了C·ORE指令集的字母列表。详细操作参见第三鄙分指令。 表1-1 C CORE指令集 符号 ABS 取绝对值 ADDC 带C位加法 ADDI 与立即数加 ADDU 无符号数加法 AND 逻辑与 AND I 与立即数逻辑与 ANDN 与寄存器的非相与 算术右移 ASRC 带C位算术右移 BCLRI 位清除 BE 条件假跳转 BGENT 按立即数值设置寄存器某位,其他位清除 BGENR 按寄存器RY值设置寄存器RX某位 BKP 断点 BMASKI 设置寄存器中低立即数规定位,清除其余位 BR 无条件垗转 BREⅤ 位前后反转 BSETI 按立即数值设置寄存器某位 BSR 跳转到子程序 BT 条件真,跳转 BTSTI 测试由立即数IMM5规定的寄存器某位并将其送入C位 CL 条件假,清除寄存器 CLRT 条件真,清除寄存器 CMPHS 比较寄存器RX是否大于等于RY CMPLT 比较寄存器RX是否小于RY CMPLTI 比较寄存器RX是否小于立即数 CMPNE 比较两个寄存器是否相等 CMPNE I 比较寄存器RX是否等于立即数 DECF 条件假减1 DECG T 减1后,如果值>0,设置条件位 DECLT 减1后,如果值<0,设置条件位 DECNE 减1后,如果值不等于0,设置条作位 DECT 条件真,减 DIVS 有符号除法 DIVU 无符号除法 DOZE 低功耗打盹模式 FFI 找寄存器中第一个1位置 INCE 条件假,加 INCT 条件真,加1 索引半字 IXW 索引字

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fj_image ccore是很老的处理器 资料很少 这个资源还是不错的
2018-03-19
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