OpenMIPS除法指令实现原理与流程分析
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更新于2024-08-04
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"这篇文档主要介绍了除法指令的实现,特别是OpenMIPS架构下的32位除法操作。文中详细阐述了试商法的步骤,包括取被除数最高位与除数比较、更新被减数以及判断商的值。此外,还提到了系统结构的修改,如增加DIV模块来执行除法指令,并描述了模块间的交互以及结果的返回方式。"
文章深入探讨了除法指令的实现过程,首先是试商法的基本原理,这是基于我们在小学学习的除法方法,但在这里应用到二进制运算。试商法在OpenMIPS系统中执行32位除法需要32个时钟周期。该过程涉及以下关键步骤:
1. 取出被除数的最高位与除数进行比较,如果被除数的最高位大于等于除数,那么商的相应位置为1,否则为0。
2. 根据第一步的结果,更新被减数,如果当前被减数小于除数,使用下一位继续尝试;若大于除数,结合减法结果进行下一轮计算,然后降低位数。
3. 这一过程持续进行,直到处理到被除数的最低位。
为了可视化这个过程,文中提到了使用流程图进行表示,这有助于读者更好地理解每一步的操作。接着,文章提出了系统结构的修改,特别是在流水线中添加一个DIV模块,专门负责处理除法指令。当执行到执行(EX)阶段时,流水线暂停,被除数和除数的值传递给DIV模块。根据有符号除法的标志,模块开始执行除法运算,最终结果通过特定接口返回,包括商和余数。
在具体实现部分,文章提到了DIV模块的状态机设计,包括DivFree、DivStart、DivByZero和DivEnd四个状态,详细描述了状态之间的转换逻辑。例如,当除数为0时,状态机将进入DivByZero状态,直接返回0作为商和余数,否则进入DivOn状态进行正常的除法运算。状态机的这一设计确保了除法操作的正确性和异常处理。
这篇文档提供了关于除法指令实现的详细知识,涵盖了从基本的试商算法到系统级别的模块设计,对于理解CPU内部的除法运算具有很高的价值。
2022-08-08 上传
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