PicoBlaze处理器的指令系统

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                    　　PicoBlaze处理器采用精简指令系统(RISC)，即具有固定的单指令长度和固定的指令执行周期，每一条指令的执行需要两个时钟周期，如图1所示。指令的长度PicoBlaze为18位，可寻址空间为1024字节。而CoolBlaze(基于CPLD的PicoBlaze)则为16位，可寻址空间为256个字节。我们以CoolBlaze来说明指令系统。




　　图1 PicoBlaze处理器指令执行时序
　　说明：在指令集中，“X”和“Y”用来定义相关寄存器“s”，其范围为0～7；“kk”用来表示范围在00～FF的一个常数值；“aa”用来表示范围在00～FF的地址；“pp”用来表示范围在00～FF的一个口地址；“C”和“D”表示指令的编码。
　　1．程序控制组
　　程序控制组(Program Control Group)由跳转指令JUMP、子程序调用指令CALL和子程序返回指令RETURN构成，如图2所示。
　　(2) 跳转(JUMP)指令
　　在正常条件下，程序计数器(PC)自动地将指针调整到下一条指令。由于程序计数器是8位宽度，寻址空间为256(十六进制为00～FF)。当计数器到FF时，将会自动地变成00。




　　图2 程序控制组结构
　　JUMP指令用所设定的新地址来改变程序执行顺序。另外，该指令也可以是条件转移。条件转移将根据进位标志(CARRY)和零标志(ZERO)的状态来执行，但条件转移指令本身不会影响这两个标志位。
　　每一条JUMP指令都必须用两位十六进制数来指定8位地址，汇编程序将会编译成相应的代码。
　　(2) 调用指令CALL
　　调用指令CALL的操作类似于转移指令JUMP，也由所设定的新地址来改变程序执行顺序。CALL指令可以是无条件调用或条件调用，当执行该指令后，程序计数器将把当前的计数值压入堆栈，并用所设定的新地址替换。调用指令CALL不会影响标志位的状态，肖条件调用时需判断状态位。
　　CoolBlaze的堆栈深度仅为4个字节，即只能嵌套4个调用指令，而FPGA型PicoBlaze的堆栈深度可以有31个字节。由于中断操作时也需要用到一个堆栈，因此通常情况下应保留一个堆栈；除非中断操作被禁止。
　　堆栈用独立的缓冲器实现，当堆栈满后将会覆盖最前面的值。每一条CALL指令都必须用两位十六进制数来指定8位地址，汇编程序将会编译成相应的代码。
　　(3) 子程序返回指令RETURN
　　子程序返回指令与调用指令是相对应的，也分为无条件返回和条件返回。执行RETURN指令后，程序计数器将从堆栈中恢复计数指针。RETURN指令不会影响标志位的状态，当条件返回时需判断状态位。