or1200中载入存储类指令说明

Posted 2020-09-13 yjbjingcha

下面内容摘自《步步惊芯——软核处理器内部设计分析》一书

      OR1200中实现的载入存储类指令有8条，每条指令的作用与说明如表9.1所看到的。

      说明一点：在第2章建立的最小系统没有配置使用MMU，所以有效地址等于物理地址。

      载入存储类指令的助记符也非常好理解记忆。第一位是’s’表示存储指令，’l’表示载入指令。第二位是’b’表示对字节操作，’h’表示对半字操作，’w’表示对字操作；第三位是’z’表示零扩展，’s’表示符号扩展。据此能够对指令进行简称，如：l.sb指令能够简称为存储字节指令、l.lwz指令能够简称为载入字指令、l.lbs与l.lbz能够简称为载入字节指令。

      OR1200处理器中存储器是依照字节寻址的，而且默认是大端模式。在这样的模式下，数据的高位保存在存储器的低地址中。而数据的低位保存在存储器的高地址中。

读者能够回顾本书在1.3.2节中对大端模式的介绍。比方：使用指令l.sb在0x50处存储0x81，存储器中实际存储效果如图9.1所看到的。

      使用指令l.sh在0x54处存储0x8281。存储器中实际存储效果如图9.2所看到的。

      使用指令l.sw在0x58处存储0x84838281，存储器中实际存储效果如图9.3所看到的。

      此时使用载入指令会有例如以下效果：

      （1）使用指令l.lbz从0x58处载入一个字节。读出的字节就是0x84，经零扩展至32位还是0x84

      （2）使用指令l.lbs从0x58处载入一个字节，经符号扩展至32位就是0xffffff84

      （3）使用指令l.lhz从0x58处载入一个半字。读出的半字就是0x8483，经零扩展至32位还是0x8483

      （4）使用指令l.lhs从0x58处载入一个半字，经符号扩展至32位就是0xffff8483

      （5）使用指令l.lwz从0x58处载入一个字。读出的字就是0x84838281

      载入存储类指令运行过程中可能会发生DTLB失靶异常、数据页失效异常、总线（数据）异常、对齐异常。前三种异常与MMU模块关系比較紧密，在分析MMU的时候会有所涉及，本章将仅仅对对齐异常进行介绍。产生对齐异常的情况有例如以下四种：

•   使用存储半字指令l.sh，但提供的地址不是2字节对齐
•   使用载入半字指令l.lhz、l.lhs，但提供的地址不是2字节对齐
•   使用存储字指令l.sw，但提供的地址不是4字节对齐
•   使用载入字指令l.lw，但提供的地址不是4字节对齐

      实际上就是要求：载入存储半字的时候，地址要2字节对齐。即地址最低位等于0；载入存储字的时候，地址要4字节对齐，即地址最低两位等于00。假设不满足上述条件，就会引发对齐异常，处理器将转移到对齐异常的处理例程。比方：当使用指令l.lhz从地址0x59处载入半字的时候就会引发对齐异常。

在下一节的演示样例程序中就会有对齐异常的情况发生。