1. 隱藏數(shù)據(jù)通路的實現(xiàn)細節(jié)

我們首先把數(shù)據(jù)通路的實現(xiàn)細節(jié)隱藏起來，只看下面這8個控制信號，

隱藏數(shù)據(jù)通路的實現(xiàn)細節(jié)

分析指令位域，我們從指令編碼中還可以得到opcode和func位域，如下圖所示，這兩個位域決定了執(zhí)行什么指令，

從指令編碼中，得到opcode和func

因此，我們可以通過opcode和func這兩個位域產(chǎn)生所需的8個控制信號。實現(xiàn)這個功能的部件叫控制邏輯，或控制器，如下圖所示，

控制邏輯通過opcode和func位域產(chǎn)生8個控制信號控制數(shù)據(jù)通路

2. 控制信號的邏輯表達式

我們總結(jié)筆記12-14的內(nèi)容，將各個指令的控制信號匯總成一張表，如下圖所示，

各個指令的控制信號的匯總

2.1 如何寫出控制信號的邏輯表達式

以RegDst為例，我們只看第一行，發(fā)現(xiàn)只有當add指令或sub指令時，RegDst才需要為1，其他指令都為0，因此可以寫出，

RegDst = add + sub，即add指令或sub指令時，RegDst置1.

那什么時候才是add指令或sub指令呢，我們看opcode和func。

下圖是R型指令和I型指令的位域分布，add和sub都是R型指令，

R型指令和I型指令的位域分布

因此，

add = rtype & func5 & ~func4 & ~func3 & ~func2 & ~func1 & ~func0

其中rtype為1表示是一條R型指令。

同樣的方法得到sub指令的表達式，

sub = rtype &?func5 & ~func4 & ~func3 & ~func2 & func1 & ~func0

當opcode全部為0時，就是一條R型指令，因此，

rtype = ~op5 & ~op4 & ~op3 & ~op2 & ~op1 & ~op0

這樣就可以得到RegDst這個信號完整的邏輯表達式，并可以使用與門和非門構(gòu)建出來。

采用類似的方法，可以構(gòu)建出來所有控制信號的邏輯表達式，如下圖所示，

所有控制信號的邏輯表達式

注意到，上圖中，下面add，sub等指令都是opcode和func每個位本身或其非的與，上面控制信號是各個指令的或。因此我們可以構(gòu)建如下的控制邏輯，

控制邏輯的實現(xiàn)

這樣，我們就完成了控制信號的集成，構(gòu)建了控制邏輯，也就是筆記10中，處理器設計的第5步。