Question

我正在做一个硬件，其中我必须为LDRH指令制作一个存储器指令格式和单个数据路径周期。计算完地址（rn +扩展imm12）后，我们得到一个32位值存储在Rd中，但是32位值（二进制）中的8位要存储在Rd中（我知道这8位将存储在低位路的尽头？

我也在Arm32中工作，并以LDRH Rd，[Rn，＃imm12]为例。

这是问题

请考虑ARM ISA中的LDRH（加载半字）指令。该指令的格式如下：LDRH Rd，[Rn，＃imm12]该指令从（Rn + 0扩展立即值）指定的地址中读取8位（1字节）数据，并将数据存储为将符号扩展的32位值扩展到目标寄存器Rd。

（a）给出LDRH指令的32位指令格式。根据您对ARM体系结构的了解来命名格式。清楚地标记所有指令字段，并以位为单位提及每个字段的大小。

（b）。在分配的下一页上修改单周期ARM处理器以实现LDRH。显示数据路径中的所有必要更改，并绘制实现指令可能需要的任何其他控制信号。请使用不同颜色的笔/突出显示（如果提供数字解决方案，则使用不同的字体和线条颜色），而不使用图表上的颜色，以使标记更容易理解您的解决方案。

Answer 1

如何知道那半个字位（8位）...

...并将数据作为符号扩展的32位值存储到目标寄存器Rd中。

在ARM术语中，“ word ”表示32位，“ 半字”表示16位。

此外，LDRH指令不会符号扩展，但会零扩展。

此处描述的指令是LDRSB，而不是LDRH。 LDRSB符号扩展8位。

计算地址后……我们得到一个32位值存储在Rd中，但是32位……中要存储8位？

计算出的地址不存储到任何寄存器中。该地址用于寻址RAM（或任何类型的内存）中的一个字节。

换句话说：计算出的地址是内存中某处的地址。

将读取存储在该地址的字节。

该字节将被写入寄存器Rd的低8位。由于指令对值进行符号扩展，因此读取值的值位7将被复制到Rd的位31 ... 8。（假设我们正在谈论LDRSB。）

之所以这样做是因为（在十进制中）当在“零”数字前添加一个正数（在二进制系统中：位），而在二进制补码算术中，在“一”数字之前添加一个负数则保持相同：

decimal 12 = decimal 0000012
01100 = 000000001100 = decimal 12
10100 = 111111110100 = decimal -12

...如果使用二进制补码设置了最高位，则数字将被解释为“负”数字。

指令LDRB将对值进行零扩展，这意味着二进制数不会解释为二进制补码，而会被解释为无符号的正数：

10100 = 000000010100 = decimal 20

因此，LDRB只需将位31 ... 8设置为零。

对于16位指令（LDRH和LDRSH），将读取两个字节：

所计算地址的字节将被读入低8位，其后的字节将被读入15 ... 8位。在LDRSH的情况下，第二个字节的最高位将被复制到位31 ... 16；在LDRH的情况下，这些位将被简单地设置为零。

示例：

R0 = 1234000 (decimal)

Content of the memory:
  Address 1234012: 9A (hexadecimal)
  Address 1234013: 7A (hex.)
  Address 1234014: BC (hex.)
  Address 1234015: DE (hex.)
  Address 1234016: 7E (hex.)

Program:
  LDRSB R1, [R0, #12]
  LDRSB R2, [R0, #13]
  LDRB R3, [R0, #12]
  LDRSH R4, [R0, #14]
  LDRSH R5, [R0, #15]
  LDRH R6, [R0, #14]

Results:
    R1 = FFFFFF9A
    R2 = 0000007A
    R3 = 0000009A
    R4 = FFFFDEBC
    R5 = 00007EDE
    R6 = 0000DEBC

如何知道在LDRH指令中哪些半字位（8位）将移至Rd（目标寄存器）？

1 个答案: