[发明专利]一种基于CISC指令集的流水线取指和译码方法

摘要

本发明公开了一种基于CISC指令集的流水线取指和译码方法，其实现过程为：1、将指令取入译码级，每周期取一字节长度的指令；2、指令长度寄存器向右移一位；3、指令执行周期数寄存器向右移一位；4、若指令长度寄存器数值为零，且指令执行周期数寄存器数值也为零，转到1，否则转到2，并且取指级输出空指令给译码级。所涉及的指令集，指令长度为1到4个字节，指令执行时间为1到11个时钟周期。本发明克服了传统CISC指令集取指和预译码技术的不足，解决传统CISC流水线设计需要增加额外译码周期和预译码电路的问题，可用于实现一类基于CISC指令集的流水线设计。

主权项

1.一种基于CISC指令集的流水线取指和译码方法，将流水线第一级指定为取指级，完成取指令；将流水线第二级指定为译码级，完成指令执行周期数的确定、指令字节数的确定，并通过指令长度寄存器和指令执行周期数寄存器记录当前指令的取指和执行情况；流水线第三级为执行级，完成指令执行和计算结果写回；其中第二级流水线中计算完成的指令执行周期数和指令字节数以组合逻辑值的形式反馈回第一级流水中；包括如下步骤：(1)初始化指令长度寄存器和指令执行周期数寄存器的值为零；(2)在取指级中，每个时钟周期取一条指令的一个字节，送入译码级中；(3)若指令长度寄存器和指令执行周期数寄存器值都为零，说明当前进入译码电路的指令字节为一条指令的第一个字节，根据该字节编码，译出当前指令长度的字节数和当前指令需要执行的周期数；(4)指令长度寄存器存放的值右移一位；(5)指令执行周期数寄存器中存放的值右移一位；(6)将指令长度寄存器和指令执行周期数寄存器的移位结果以组合逻辑的形式反馈回取指级，同时，将位移结果分别写入指令长度寄存器和指令执行周期寄存器，在取指级中，若移位后指令长度寄存器中4比特数值相或为1，且指令执行周期数寄存器中11比特相或为1，说明指令尚未全部取完，返回步骤(2)；若移位后指令长度寄存器中4比特数值相或为0，且指令执行周期数寄存器中11比特相或为0，说明需要取新指令，返回执行步骤(2)；若移位后指令长度寄存器中4比特数值相或为0，且指令执行周期数寄存器中11比特相或为1，则取指级流水线暂停，输出空指令给译码级，返回步骤(5)。