第四讲 NiosII 嵌入式软核

1、 Nios II嵌入式软核嵌入式软核 Nios II的实现需要考虑以下的实现需要考虑以下3种折衷：种折衷： 功能部件或多或少 功能部件的包含与否 硬件实现或软件模拟 Nios II体系结构包含32个32位通用寄存器，6个32位控制寄存器。1 Nios II处理器的处理器的ALU实现实现种类描述 算术ALU支持有（无）符号操作数的+、-、*、/算术运算操作。关系 ALU支持有（无）符号操作数的=、!= 、=、=cmpgeu无符号=cmpgtu无符号数 cmpgt有符号7 寻址方式与指令集分类寻址方式与指令集分类指 令 描 述 cmple 无符号数= cmpleu 无符号数=cmplt有符号数cm

2、pltu无符号数cmpeqi、cmpneicmpgei、cmpgeuicmpgti、cmpgtuicmplei、cmpleuicmplti、cmpltui这些指令是采用立即寻址的比较指令。它们比较一个寄存器和一个16位立即数的值。有符号操作符号扩展立即数到32位。无符号操作用0将高位添满。 7 寻址方式与指令集分类寻址方式与指令集分类 移位和循环移位指令移位和循环移位指令 该类指令中循环或移位的位数由一个寄存器或一个立即数指定。如下表所示。指 令 描 述 rol、ror、roli rol和roli指令提供循环左移。roli使用一个立即数来指定循环移位的位数。ror指令提供循环右移。ror没有立

3、即寻址方式，因为roli能被用来实现同样的操作。 sll、slli、srasrl、srai、srli 这些移位指令执行C语言中的操作符。Sll、 slli、srl和srli指令提供左和右逻辑移位操作，插入0。sra和srai指令提供算术右移，复制最高位的符号位。Slli、srli和srai使用一个立即数指定移位的位数。7 寻址方式与指令集分类寻址方式与指令集分类 程序控制指令程序控制指令 Nios II结构支持无条件跳转和调用指令如下表1所示。这些指令没有延迟槽。 条件转移指令直接比较寄存器的内容。若表达式为真，则转移。如下表2所示。 转移指令支持C语言中的相等和关系比较符： =和！= 和和=

4、（有符号和无符号） 条件转移指令没有延迟槽。7 寻址方式与指令集分类寻址方式与指令集分类指令描 述 call该指令使用一个立即数作为子程序的绝对地址，来调用一个子程序，将返回地址存在ra寄存器中。callr该指令调用一个子程序，子程序绝对地址包含在寄存器中，将返回地址存在ra寄存器中。retret指令用于从call和callr调用的子程序中返回。Ret装载和执行ra中指定的地址处的指令。jmpJmp指令跳转到某个寄存器中包含的绝对地址。Jmp用来实现C语言中的switch语句。br相对当前指令的跳转指令。一个有符号立即数提供下一条要执行指令的偏移量。表17 寻址方式与指令集分类寻址方式与指令集

5、分类指 令描 述bge、bgeu、bgt、bgtu、ble、bleublt、bltu、beq、bne这些指令比较2个寄存器的内容，若表达式为真，则进行相对转移。表2其他控制指令如下表所示。 7 寻址方式与指令集分类寻址方式与指令集分类指 令描 述trap、eretTrap指令产生异常中断，eret指令从异常返回。Trap保存status寄存器的内容在estatus 中，保存返回地址在ea寄存器中，然后转到异常处理程序。eret指令通过从estatus恢复status的内容而从异常返回，执行ea所指示的地址处的指令。Breat、bretTrap指令产生断点，bret从断点返回。Trap和bret由软件调试工具使用，编程者在应用程序中决不能使用这些指令。Rdctl、wrctlRdctl和wrctl指令读写控制寄存器，例如status寄存器。Flushd、flushi、initd、initi这些指令用来管理数据和指令缓存。 flushp