MicroBlaze プ ロ セ ッ サ
リ フ ァ レンス ガイ ド
エ ンべデ ッ ド 開発キ ッ ト
EDK 11.4
UG081 (v10.3)
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本資料は英語版 (v.10.3) を翻訳 し た も ので、 内容に相違が生 じ る 場合には原文を優先 し ます。
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
次の表に、 こ の文書の改訂履歴を示 し ます。
日付
バージ ョ ン
2002 年 10 月 1 日
1.0
EDK 3.1 リ リ ース
2003 年 3 月 11 日
2.0
EDK 3.2 リ リ ース
2003 年 9 月 24 日
3.0
EDK 6.1 リ リ ース
2004 年 2 月 20 日
3.1
EDK 6.2 リ リ ース
2004 年 8 月 24 日
4.0
EDK 6.3 リ リ ース
2004 年 9 月 21 日
4.1
EDK 6.3 サービ ス パ ッ ク 1 用に改訂
2004 年 11 月 18 日
4.2
EDK 6.3 サービ ス パ ッ ク 2 用に改訂
2005 年 1 月 20 日
5.0
EDK 7.1i リ リ ース
2005 年 4 月 2 日
5.1
EDK 7.1i サービ ス パ ッ ク 1 用に改訂
2005 年 5 月 9 日
5.2
EDK 7.1i サービ ス パ ッ ク 2 用に改訂
2005 年 10 月 5 日
5.3
EDK 8.1i 用に改訂
2006 年 2 月 21 日
5.4
EDK 8.1i サービ ス パ ッ ク 2 用に改訂
2006 年 6 月 1 日
6.0
EDK 8.2i リ リ ース
2006 年 7 月 24 日
6.1
EDK 8.2i サービ スパ ッ ク 1 用に改訂
2006 年 8 月 21 日
6.2
EDK 8.2i サービ スパ ッ ク 2 用に改訂
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
改訂内容
japan.xilinx.com
UG081 (v10.3)
日付
バージ ョ ン
2006 年 8 月 29 日
6.3
EDK 8.2i サービ スパ ッ ク 2 用に改訂
2006 年 9 月 15 日
7.0
EDK 9.1i リ リ ース
2007 年 2 月 22 日
7.1
EDK 9.1i サービ スパ ッ ク 1 用に改訂
2007 年 3 月 27 日
7.2
EDK 9.1i サービ スパ ッ ク 2 用に改訂
2007 年 6 月 25 日
8.0
EDK 9.2i リ リ ース
2008 年 1 月 17 日
9.0
EDK 10.1 リ リ ース
2008 年 3 月 4 日
9.1
EDK 10.1 サービ ス パ ッ ク 1 用に改訂
2008 年 5 月 14 日
9.2
EDK 10.1 サービ ス パ ッ ク 2 用に改訂
2008 年 7 月 14 日
9.3
EDK 10.1 サービ ス パ ッ ク 3 用に改訂
2009 年 2 月 4 日
10.0
EDK 11.1 リ リ ース
2009 年 4 月15 日
10.1
EDK 11.2 リ リ ース
2009 年 5 月 28 日
10.2
EDK 11.3 リ リ ース
2009 年 10 月 26 日
10.3
EDK 11.4 リ リ ース
UG081 (v10.3)
改訂内容
japan.xilinx.com
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
japan.xilinx.com
UG081 (v10.3)
目次
こ のマニ ュ アルについて
マニ ュ アルの内容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
表記規則. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
書体 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
オン ラ イ ン マニ ュ アル . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
機能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
デー タ型お よびエンデ ィ ア ン . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
命令 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
イ ン ス ト ラ ク シ ョ ンの ま と め . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
セマ フ ォ の同期化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
レ ジ ス タ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
汎用レ ジ ス タ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
特殊用途レ ジ ス タ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
パ イ プ ラ イ ン アーキ テ ク チ ャ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3 段パ イ プ ラ イ ン . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
5 段パ イ プ ラ イ ン . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
分岐 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
メ モ リ アーキ テ ク チ ャ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
特権命令. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
仮想 メ モ リ 管理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
実モー ド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
仮想モー ド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
変換ル ッ ク アサ イ ド バ ッ フ ァ (TLB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59
ア ク セ ス保護 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
UTLB 管理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
ページ ア ク セ スお よびページ変更の記録 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
リ セ ッ ト 、 割 り 込み、 例外、 ブ レー ク . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
リ セ ッ ト . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
ハー ド ウ ェ ア例外 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
ブ レー ク . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
割 り 込み . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
ユーザー ベ ク タ (例外) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
命令キ ャ ッ シ ュ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
命令キ ャ ッ シ ュ の機能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
命令キ ャ ッ シ ュ の動作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
命令キ ャ ッ シ ュ の ソ フ ト ウ ェ ア サポー ト . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
デー タ キ ャ ッ シ ュ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
デー タ キ ャ ッ シ ュ の機能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
デー タ キ ャ ッ シ ュ の動作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
デー タ キ ャ ッ シ ュ の ソ フ ト ウ ェ ア サポー ト . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
浮動小数点ユニ ッ ト (FPU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
フ ォーマ ッ ト . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79
繰 り 上げ/繰 り 下げ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79
操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
japan.xilinx.com
5
例外 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
ソ フ ト ウ ェ ア サポー ト . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
ラ イ ブ ラ リ お よ びバ イ ナ リ の互換性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
オペレー タ レ イ テ ン シ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
C 言語のプ ロ グ ラ ミ ン グ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81
高速シ ンプ レ ッ ク ス リ ン ク (FSL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
ハー ド ウ ェ ア ア ク セ ラ レー タへの FSL の使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83
デバ ッ グお よび ト レース . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
デバ ッ グの概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84
ト レース の概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84
第 2 章 : MicroBlaze の信号イ ン タ ー フ ェ イ ス
概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
機能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85
MicroBlaze I/O の概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
プ ロ セ ッ サ ロ ーカル バス (PLB) イ ン タ ーフ ェ イ ス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
オンチ ッ プ ペ リ フ ェ ラ ル バス (OPB) イ ン タ ーフ ェ イ ス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
ローカル メ モ リ バス (LMB) イ ン タ ーフ ェ イ ス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
LMB 信号の イ ン タ ーフ ェ イ ス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
LMB ト ラ ンザ ク シ ョ ン . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93
デー タ の読み出 し お よ び書 き込み操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95
高速シ ンプ レ ッ ク ス リ ン ク (FSL) イ ン タ ーフ ェ イ ス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
マ ス タ FSL 信号の イ ン タ ーフ ェ イ ス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96
ス レーブ FSL 信号の イ ン タ ーフ ェ イ ス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
FSL ト ラ ンザ ク シ ョ ン . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
直接 FSL 接続 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
ザ イ リ ン ク ス CacheLink (XCL) イ ン タ ーフ ェ イ ス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
CacheLink 信号の イ ン タ ーフ ェ イ ス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100
CacheLink ト ラ ンザ ク シ ョ ン . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101
デバ ッ グ イ ン タ ーフ ェ イ ス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
ト レース イ ン タ ーフ ェ イ ス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
MicroBlaze コ アの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
第 3 章 : MicroBlaze ア プ リ ケーシ ョ ン バイ ナ リ イ ン タ ー フ ェ イ ス (ABI)
デー タ型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
レ ジ ス タ の使用規則 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
ス タ ッ ク の規則 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
呼び出 し 規則 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117
メ モ リ モデル . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
ス モール デー タ領域 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117
デー タ 領域 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117
共有の未初期化領域 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118
リ テ ラ ルま たは定数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118
割 り 込みお よび例外処理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
表記法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
フ ォーマ ッ ト . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
命令 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
このマニ ュ アルについて
こ のマニ ュ アルでは、 エンべデ ッ ド 開発キ ッ ト に含まれ る 32 ビ ッ ト
MicroBlaze™ のハー ド ウ ェ ア アーキ テ ク チ ャ について説明 し ます。
ソフ ト
プ ロ セ ッ サの
マニ ュ アルの内容
こ のマニ ュ アルは、 次の章か ら 構成 さ れてい ます。
•
第 1 章 「MicroBlaze アーキテ ク チ ャ 」 では、MicroBlaze の機能の概要に加え、ビ ッ グ エンデ ィ
ア ン形式、 32 ビ ッ ト の汎用レ ジ ス タ 、 キ ャ ッ シ ュ の ソ フ ト ウ ェ ア サポー ト お よ び高速シ ンプ
レ ッ ク ス リ ン ク イ ン タ ーフ ェ イ ス の情報を説明 し ます。
•
第 2 章 「MicroBlaze の信号 イ ン タ ーフ ェ イ ス」 では、 MicroBlaze への接続に使用で き る信号
イ ン タ ーフ ェ イ ス の タ イ プを説明 し ます。
•
第 3 章 「MicroBlaze アプ リ ケーシ ョ ン バ イ ナ リ イ ン タ ーフ ェ イ ス (ABI)」 では、 アセンブ リ 言
語で ソ フ ト プ ロ セ ッ サ用の ソ フ ト ウ ェ ア を開発す る 際に重要なアプ リ ケーシ ョ ン バ イ ナ リ イ
ン タ ーフ ェ イ ス について説明 し ます。
•
第 4 章 「MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキ テ ク チ ャ 」 には、 MicroBlaze の命令セ ッ ト アーキ テ ク
チ ャ の表記法、 フ ォーマ ッ ト 、 命令が記述 さ れてい ます。
その他の情報については、 http://japan.xilinx.com/support/mysupport.htm を参照 し て く だ さ い。 次
の表に、 リ ソ ース の一覧を示 し ます。 こ の リ ソ ース には、表示 さ れてい る URL か ら 直接ア ク セ ス で
き ます。
リ ソ ース
チ ュ ー ト リ アル
説明/URL
デザ イ ン入力か ら 検証やデバ ッ グ ま でのザ イ リ ン ク ス のデザ イ ン
ロ ーに ついて説明 し たチ ュ ー ト リ アルです。
フ
http://japan.xilinx.com/support/techsup/tutorials/index.htm
ア ンサー ブ ラ ウ ザ
ザ イ リ ン ク ス の ソ リ ュ ーシ ョ ン レ コー ド のデー タベース です。
http://japan.xilinx.com/xlnx/xil_ans_browser.jsp
アプ リ ケーシ ョ ン
ノー ト
デー タ シー ト
デバ イ ス別デザ イ ン技術お よ びアプ ロ ーチの説明です。
http://japan.xilinx.com/xlnx/xweb/xil_publications_index.jsp?category
=Application+Notes
リ ー ド バ ッ ク 、バ ウ ン ダ リ ス キ ャ ン、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン、 レ ン グ
ス カ ウ ン ト 、 デバ ッ グ な ど、 ザ イ リ ン ク ス デバ イ ス の特性に関す る 情
報がデバ イ ス別に記載 さ れてい ます。
http://japan.xilinx.com/xlnx/xweb/xil_publications_index.jsp
プ ロ ブ レ ム ソ ルバー
デザ イ ンの問題を ト ラ ブルシ ュー ト で き る対話型ツールです。
http://japan.xilinx.com/support/troubleshoot/psolvers.htm
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こ のマニ ュ アルについて
リ ソ ース
テ ク ニ カル ヒ ン ト
説明/URL
ザ イ リ ン ク ス デザ イ ン環境についての最新ニ ュ ース、 デザ イ ンの
ヒ ン ト 、 パ ッ チ情報です。
http://japan.xilinx.com/xlnx/xil_tt_home.jsp
GNU マニ ュ アル
すべての GNU マニ ュ アルを入手で き ます。
http://www.gnu.org/manual
表記規則
こ のマニ ュ アルでは、 次の表記規則を使用 し てい ます。 各規則について、 例を挙げて説明 し ます。
書体
次の規則は、 すべてのマニ ュ アルで使用 さ れてい ます。
表記規則
使用箇所
例
Courier フ ォ ン ト
シ ス テ ム が表示す る メ ッ セージ、
プ ロ ンプ ト 、プ ロ グ ラ ム フ ァ イ ル speed grade: - 100
を表示 し ます。
Courier フ ォ ン ト
(太字)
構文内で入力す る コ マ ン ド を示 し
ます。
ngdbuild design_name
イタ リ ッ ク フォン ト
ユーザーが値を入力す る必要のあ
る構文内の変数に使用 し ます。
ngdbuild design_name
二重/一重かぎか っ こ
『 』、 「」
『 』 はマニ ュ アル名を、 「 」 はセ ク
シ ョ ン名を示 し ます。
詳細は、 『開発シ ス テ ム リ フ ァ レ
ン ス ガ イ ド 』 の 「PAR」 を参照 し
て く だ さ い。
角か っ こ [ ]
オプシ ョ ンの入力ま たはパ ラ メ ー
タ を示 し ますが、 bus[7:0] の よ
う な バ ス 仕様 で は必ず使用 し ま
す。ま た 、 GUI 表記にも 使用し ま
す。
[File] → [Open] を ク リ ッ ク し
ます。
中か っ こ { }
1 つ以上の項目を選択す る ための lowpwr ={on|off}
縦棒 |
選択す る リ ス ト の項目を分離 し ま
す。
リ ス ト を示 し ます。
縦の省略記号
.
.
.
横の省略記号 . . .
8
ngdbuild
[option_name]
design_name
繰 り 返 し 項目が省略 さ れてい る こ
と を示 し ます。
繰 り 返 し 項目が省略 さ れてい る こ
と を示 し ます。
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lowpwr ={on|off}
IOB #1: Name = QOUT’
IOB #2: Name = CLKIN’
.
.
.
allow block
block_name loc1
loc2 ... locn;
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表記規則
オ ン ラ イ ン マニ ュ アル
こ のマニ ュ アルでは、 次の規則が使用 さ れてい ます。
表記規則
青色の文字
青色の下線付 き 文字
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使用箇所
マ ニ ュ ア ル内の相互参照 を 示 し
ます。
Web サ イ ト (URL) への
ハ イ パー リ ン ク です。
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例
詳細は、 「その他の リ ソ ース」 を参
照 し て く だ さ い。
詳細については、第 1 章の 「 タ イ ト
ル フ ォーマ ッ ト 」 を参照 し て く だ
さ い。
最新の ス ピー ド
フ ァ イ ルは、
http://japan.xilinx.com か ら 入手で
き ます。
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こ のマニ ュ アルについて
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第1章
MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
こ の章では MicroBlaze™ の機能の概要 と 、 ビ ッ グ エンデ ィ ア ン形式、 32 ビ ッ ト 汎用レ ジ ス タ、 仮
想 メ モ リ 管理、キ ャ ッ シ ュ ソ フ ト ウ ェ ア サポー ト 、高速シ ンプ レ ッ ク ス リ ン ク (FSL) イ ン タ ーフ ェ
イ ス を含む、 MicroBlaze アーキテ ク チ ャ の詳細な情報を説明 し ます。
こ の章は、 次のセ ク シ ョ ンか ら 構成 さ れてい ます。
•
概要
•
デー タ 型お よ びエンデ ィ ア ン
•
命令
•
レジス タ
•
パ イ プ ラ イ ン アーキテ ク チ ャ
•
メ モ リ アーキテ ク チ ャ
•
特権命令
•
仮想 メ モ リ 管理
•
リ セ ッ ト 、 割 り 込み、 例外、 ブ レー ク
•
命令キ ャ ッ シ ュ
•
デー タ キ ャ ッ シ ュ
•
浮動小数点ユニ ッ ト (FPU)
•
ソ フ ト ウ ェ ア サポー ト
•
高速シ ンプ レ ッ ク ス リ ン ク (FSL)
•
デバ ッ グお よ び ト レース
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
概要
MicroBlaze エンべデ ッ ド プ ロ セ ッ サ ソ フ ト コ アは、 ザ イ リ ン ク ス FPGA での イ ンプ リ メ ン テー
シ ョ ン向けに最適化 さ れた RISC (Reduced Instruction Set Computer) です。 図 1-1 に、 MicroBlaze
コ アの フ ァ ン ク シ ョ ン ブ ロ ッ ク 図を示 し ます。
命令側
バス イ ン タ ー フ ェ イ ス
デー タ 側
バス イ ン タ ー フ ェ イ ス
MMU (Memory Management Unit)
UTLB
ITLB
IXCL_S
ALU
プログラム
カウン タ
シフ ト
特殊用途
レジス タ
バレル シ フ ト
デー タ キ ャ ッ シ ュ
命令キ ャ ッ シ ュ
IXCL_M
DTLB
乗算器
IPLB
DXCL_M
DXCL_S
DPLB
除算器
IOPB
FPU
バス
バス
命令
バッ フ ァ
IF
ILMB
DOPB
IF
DLMB
命令
デコー ド
MFSL 0..15
ま たは
レ ジ ス タ フ ァ イル
32 X 32b
DWSFL 0..15
SFSL 0..15
または
オプ シ ョ ンの機能
DRSFL 0..15
図 1-1 : MicroBlaze コ アのブ ロ ッ ク 図
機能
MicroBlaze は、 柔軟に コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能な ソ フ ト コ ア プ ロ セ ッ サで、 デザ イ ンの要件
に応 じ て機能を選択で き ます。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サの機能は、 次の と お り です。
•
32 個の 32 ビ ッ ト 汎用レ ジ ス タ
•
3 個のオペ ラ ン ド お よ び 2 個のア ド レ ス指定モー ド のあ る 32 ビ ッ ト 命令ワ ー ド
•
32 ビ ッ ト ア ド レ ス バ ス
•
単一パ イ プ ラ イ ン
こ れ ら の機能に加え、選択可能なオプシ ョ ンの機能があ り ます。以前のバージ ョ ンの MicroBlaze で
は、 こ こ に示す機能の一部のみがサポー ト さ れます。 オプシ ョ ンの機能がすべてサポー ト さ れてい
る のは、 最新バージ ョ ンの MicroBlaze (v7.20) のみです。
新規デザ イ ンには、 最新バージ ョ ンの MicroBlaze プ ロ セ ッ サを使用す る こ と をお勧め し ます。
13 ページの表 1-1 に、Microblaze の各バージ ョ ンで コ ン フ ィ ギ ュ レ シ ョ ン可能な機能の概要を示 し
ます。
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
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概要
表 1-1 : MicroBlaze のオプ シ ョ ン機能
MicroBlaze のバージ ョ ン
機能
v4.00
v5.00
v6.00
v7.00
v7.10
v7.20
廃止予定
廃止予定
廃止予定
廃止予定
推奨
推奨
3
5
3/5
3/5
3/5
3/5
オンチ ッ プ ペ リ フ ェ ラ ル バス (OPB)
デー タ側 イ ン ターフ ェ イ ス
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オンチ ッ プ ペ リ フ ェ ラ ル バス (OPB)
命令側 イ ン ターフ ェ イ ス
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
ローカル メ モ リ バス (LMB) デー タ 側
イ ン ターフ ェ イ ス
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
ローカル メ モ リ バス (LMB) 命令側
イ ン ターフ ェ イ ス
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
ハー ド ウ ェ ア バレ ル シ フ タ
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
ハー ド ウ ェ ア除算器
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
ハー ド ウ ェ ア デバ ッ グ ロ ジ ッ ク
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
0～7
0～7
0～7
0 ～ 15
0 ~ 15
0 ~ 15
マシ ン ス テー タ ス設定お よ び ク リ ア命令
オプシ ョ ン
あり
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
IOPB イ ン タ ーフ ェ イ ス の命令キ ャ ッ シ ュ
オプシ ョ ン
なし
なし
なし
なし
なし
IOPB イ ン タ ーフ ェ イ ス のデー タ
オプシ ョ ン
なし
なし
なし
なし
なし
CacheLink (IXCL) の命令キ ャ ッ シ ュ
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
CacheLink (DXCL) のデー タ キ ャ ッ シ ュ
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
4
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
ハー ド ウ ェ ア例外サポー ト
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
パ ターン比較命令
オプシ ョ ン
あり
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
浮動小数点ユニ ッ ト (FPU)
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
ハー ド ウ ェ ア乗算器をデ ィ ス エーブルに
する1
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
ハー ド ウ ェ ア デバ ッ グで読み出 し 可能な
ESR お よ び EAR
あり
あり
あり
あり
あり
あり
プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ (PVR)
-
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
エ リ ア ま たはス ピー ド の最適化
-
-
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
ハー ド ウ ェ ア乗算器の 64 ビ ッ ト の結果
-
-
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
バージ ョ ンの ス テー タ ス
プ ロ セ ッ サ パ イ プ ラ イ ンの段数
高速シ ンプ レ ッ ク ス リ ン ク (FSL)
イ ン ターフ ェ イ ス
キャ ッシュ
XCL の 4 ま たは 8 ワ ー ド のキ ャ ッ シ ュ
ライン
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
表 1-1 : MicroBlaze のオプ シ ョ ン機能 (続き )
MicroBlaze のバージ ョ ン
機能
v4.00
v5.00
v6.00
v7.00
v7.10
v7.20
LUT キ ャ ッ シ ュ メ モ リ
-
-
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
プ ロ セ ッ サ ロ ーカル バス (PLB) デー タ 側
イ ン ターフ ェ イ ス
-
-
-
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
プ ロ セ ッ サ ロ ーカル バス (PLB) 命令側
イ ン ターフ ェ イ ス
-
-
-
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
浮動小数点変換お よび平方根命令
-
-
-
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
MMU (Memory Management Unit)
-
-
-
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
拡張高速シ ンプ レ ッ ク ス リ ン ク (FSL)
命令
-
-
-
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
すべての命令キ ャ ッ シ ュ メ モ リ ア ク セ ス
へのザ イ リ ン ク ス Cache Link の使用
-
-
-
-
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
すべてのデー タ キ ャ ッ シ ュ メ モ リ ア ク セ
スへのザ イ リ ン ク ス Cache Link の使用
-
-
-
-
オプシ ョ ン
オプシ ョ ン
デー タ キ ャ ッ シ ュ の ラ イ ト バ ッ ク キ ャ ッ
シ ュ ポ リ シーの使用
-
-
-
-
-
オプシ ョ ン
命令キ ャ ッ シ ュ の Cache Link (IXCL)
プロ ト コル
-
-
-
-
-
オプシ ョ ン
デー タ キ ャ ッ シ ュ の Cache Link (DXCL)
プロ ト コル
-
-
-
-
-
オプシ ョ ン
1. Virtex®-4 以降の フ ァ ミ リ で、 MUL18 お よ び DSP48 プ リ ミ テ ィ ブを節約す る ために使用。
デー タ 型およびエ ンデ ィ ア ン
MicroBlaze では、 デー タ の記述に ビ ッ グ エンデ ィ ア ン形式を使用 し ます。 MicroBlaze に対 し ハー
ド ウ ェ アでサポー ト さ れ るデー タ 型は、 ワ ー ド 、 ハーフ ワ ー ド 、 お よ びバ イ ト です。 各デー タ 型に
対す る ビ ッ ト お よ びバ イ ト 構成を次の表に示 し ます。
表 1-2 : ワー ド デー タ 型
14
バイ ト ア ド レ ス
n
n+1
n+2
n+3
バ イ ト 表記
0
1
2
3
バイ ト 順
MSByte
LSByte
ビ ッ ト 表現
0
31
ビッ ト順
MSBit
LSBit
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
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命令
表 1-3 : ハー フ ワー ド デー タ 型
バイ ト ア ド レ ス
n
n+1
バ イ ト 表記
0
1
バイ ト 順
MSByte
LSByte
ビ ッ ト 表現
0
15
ビッ ト順
MSBit
LSBit
表 1-4 : バイ ト デー タ 型
バイ ト ア ド レ ス
n
ビ ッ ト 表現
0
7
ビッ ト順
MSBit
LSBit
命令
イ ン ス ト ラ ク シ ョ ンのま と め
MicroBlaze の命令は、 すべて 32 ビ ッ ト で、 タ イ プ A と タ イ プ B のいずれか と し て定義 さ れます。
タ イ プ A の命令には、最大 2 個の ソ ース レ ジ ス タ オペ ラ ン ド と 1 個のデス テ ィ ネーシ ョ ン レ ジ ス
タ オペ ラ ン ド を含め る こ と がで き ます。 タ イ プ B の命令には、1 個の ソ ース レ ジ ス タ オペ ラ ン ド と
16 ビ ッ ト の即値オペ ラ ン ド が含ま れます。 こ の 16 ビ ッ ト の即値オペ ラ ン ド は、 タ イ プ B 命令の前
に imm 命令を付け る と 、 32 ビ ッ ト ま で拡張可能です。 タ イ プ B の命令には、 1 個のデス テ ィ ネー
シ ョ ン レ ジ ス タ オペ ラ ン ド が含まれます。 命令の フ ァ ン ク シ ョ ンは、 演算、 論理、 分岐、 読み込み
/格納、 特殊に分類 さ れます。 表 1-6 に MicroBlaze の命令セ ッ ト を示 し ます。 こ れ ら の命令の詳細
は、 第 4 章 「MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキ テ ク チ ャ 」 を参照 し て く だ さ い。 表 1-5 に、 各命令の
セマ ン テ ィ ク ス で使用 さ れ る命令セ ッ ト の用語を説明 し ます。
表 1-5 : 命令セ ッ ト の用語
シ ンボル
説明
Ra
R0 ～ R31、 汎用レ ジ ス タ 、 ソ ース オペ ラ ン ド a
Rb
R0 ～ R31、 汎用レ ジ ス タ 、 ソ ース オペ ラ ン ド b
Rd
R0 ～ R31、 汎用レ ジ ス タ 、 デス テ ィ ネーシ ョ ン オペ ラ ン ド
SPR[x]
特殊用途レ ジ ス タ (x はレ ジ ス タ番号)
MSR
マシ ン ス テー タ ス レ ジ ス タ = SPR[1]
ESR
例外ス テー タ ス レ ジ ス タ = SPR[5]
EAR
例外ア ド レ ス レ ジ ス タ = SPR[3]
FSR
浮動小数点ユニ ッ ト ス テー タ ス レ ジ ス タ = SPR[7]
PVRx
プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ (x はレ ジ ス タ 番号 = SPR[8192 + x] )
BTR
分岐 タ ーゲ ッ ト レ ジ ス タ = SPR[11]
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
表 1-5 : 命令セ ッ ト の用語 (続き )
シ ンボル
説明
PC
実行段プ ロ グ ラ ム カ ウ ン タ = SPR[0]
x[y]
レジ ス タ x のビ ッ ト y
x[y:z]
レジ ス タ x のビ ッ ト y ～ z
x
レ ジ ス タ x の ビ ッ ト 反転値
Imm
16 ビ ッ ト の即値
Immx
x ビ ッ ト の即値
FSLx
4 ビ ッ ト の高速シ ンプ レ ッ ク ス リ ン ク (FSL) ポー ト 識別子 (x はポー ト 番号)
C
キ ャ リ ー フ ラ グ、 MSR[29]
Sa
特殊用途レ ジ ス タ 、 ソ ース オペ ラ ン ド
Sd
特殊用途レ ジ ス タ 、 デス テ ィ ネーシ ョ ン オペ ラ ン ド
s(x)
符号拡張引数 x (最大 32 ビ ッ ト )
*Addr
ロ ケーシ ョ ン Addr にあ る メ モ リ 内容 (デー タ サ イ ズ揃え )
:=
代入演算子
=
等号
!=
非等価
>
大な り
>=
以上
<
小な り
<=
以下
+
加算
*
乗算
/
除算
>> x
右に x ビ ッ ト シ フ ト
<< x
左に x ビ ッ ト シ フ ト
and
論理積 (AND)
or
論理和 (OR)
xor
排他的論理和 (XOR)
op1 if cond else op2
条件文 cond が真の場合は op1 を実行、 それ以外は op2 を実行
&
連結。 た と えば、 「0000100 & Imm7」 は固定フ ィ ール ド 0000100 と 7 ビ ッ ト の即値を連結 し た も
のです。
signed
符号付 き 整数デー タ 型に対 し て実行 さ れ る 演算。 すべての四則演算は、 指定がない限 り 符号付 き
の ワー ド オペ ラ ン ド で実行 さ れます。
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
表 1-5 : 命令セ ッ ト の用語 (続き )
シ ンボル
説明
unsigned
符号な し 整数デー タ 型に対 し て実行 さ れ る演算
float
浮動小数点デー タ 型に対 し て実行 さ れ る演算
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
表 1-6 : MicroBlaze の命令セ ッ ト の一覧
タ イプ A
0～5
6 ～ 10 11 ～ 15 16 ～ 20
タ イプ B
0～5
6 ～ 10 11 ～ 15
21 ～ 31
セマ ン テ ィ ク ス
16 ～ 31
ADD Rd,Ra,Rb
000000
Rd
Ra
Rb
00000000000
Rd := Rb + Ra
RSUB Rd,Ra,Rb
000001
Rd
Ra
Rb
00000000000
Rd := Rb + Ra + 1
ADDC Rd,Ra,Rb
000010
Rd
Ra
Rb
00000000000
Rd := Rb + Ra + C
RSUBC Rd,Ra,Rb
000011
Rd
Ra
Rb
00000000000
Rd := Rb + Ra + C
ADDK Rd,Ra,Rb
000100
Rd
Ra
Rb
00000000000
Rd := Rb + Ra
RSUBK Rd,Ra,Rb
000101
Rd
Ra
Rb
00000000000
Rd := Rb + Ra + 1
ADDKC Rd,Ra,Rb
000110
Rd
Ra
Rb
00000000000
Rd := Rb + Ra + C
RSUBKC Rd,Ra,Rb
000111
Rd
Ra
Rb
00000000000
Rd := Rb + Ra + C
CMP Rd,Ra,Rb
000101
Rd
Ra
Rb
00000000001
Rd := Rb + Ra + 1
Rd[0] := 0 if (Rb >= Ra) else
Rd[0] := 1
CMPU Rd,Ra,Rb
000101
Rd
Ra
ADDI Rd,Ra,Imm
001000
Rd
RSUBI Rd,Ra,Imm
001001
ADDIC Rd,Ra,Imm
00000000011
Rd := Rb + Ra + 1 (unsigned)
Rd[0] := 0 if (Rb >= Ra, unsigned) else
Rd[0] := 1
Ra
Imm
Rd := s(Imm) + Ra
Rd
Ra
Imm
Rd := s(Imm) + Ra + 1
001010
Rd
Ra
Imm
Rd := s(Imm) + Ra + C
RSUBIC Rd,Ra,Imm
001011
Rd
Ra
Imm
Rd := s(Imm) + Ra + C
ADDIK Rd,Ra,Imm
001100
Rd
Ra
Imm
Rd := s(Imm) + Ra
RSUBIK Rd,Ra,Imm
001101
Rd
Ra
Imm
Rd := s(Imm) + Ra + 1
ADDIKC Rd,Ra,Imm
001110
Rd
Ra
Imm
Rd := s(Imm) + Ra + C
RSUBIKC Rd,Ra,Imm
001111
Rd
Ra
Imm
Rd := s(Imm) + Ra + C
MUL Rd,Ra,Rb
010000
Rd
Ra
Rb
00000000000
Rd := Ra * Rb
MULH Rd,Ra,Rb
010000
Rd
Ra
Rb
00000000001
Rd := (Ra * Rb) >> 32 (signed)
MULHU Rd,Ra,Rb
010000
Rd
Ra
Rb
00000000011
Rd := (Ra * Rb) >> 32 (unsigned)
MULHSU Rd,Ra,Rb
010000
Rd
Ra
Rb
00000000010
Rd := (Ra, signed * Rb, unsigned) >> 32
(signed)
BSRA Rd,Ra,Rb
010001
Rd
Ra
Rb
01000000000
Rd := s(Ra >> Rb)
BSLL Rd,Ra,Rb
010001
Rd
Ra
Rb
10000000000
Rd := (Ra << Rb) & 0
MULI Rd,Ra,Imm
011000
Rd
Ra
Imm
Rd := Ra * s(Imm)
BSRLI Rd,Ra,Imm
011001
Rd
Ra
00000000000 & Imm5
18
Rb
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Rd : = 0 & (Ra >> Imm5)
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
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命令
表 1-6 : MicroBlaze の命令セ ッ ト の一覧 (続き )
タ イプ A
0～5
6 ～ 10 11 ～ 15 16 ～ 20
タ イプ B
0～5
6 ～ 10 11 ～ 15
21 ～ 31
セマ ン テ ィ ク ス
16 ～ 31
BSRAI Rd,Ra,Imm
011001
Rd
Ra
00000010000 & Imm5
Rd := s(Ra >> Imm5)
BSLLI Rd,Ra,Imm
011001
Rd
Ra
00000100000 & Imm5
Rd := (Ra << Imm5) & 0
IDIV Rd,Ra,Rb
010010
Rd
Ra
Rb
00000000000
Rd := Rb/Ra
IDIVU Rd,Ra,Rb
010010
Rd
Ra
Rb
00000000010
Rd := Rb/Ra, unsigned
TNEAGETD Rd,Rb
010011
Rd
00000
Rb
0N0TAE
00000
Rd := FSL Rb[28:31] (デー タ 読み出 し )
MSR[FSL] := 1 if (FSL_S_Control = 1)
MSR[C] := not FSL_S_Exists if N = 1
TNAPUTD Ra,Rb
010011
00000
Ra
Rb
0N0TA0
00000
FSL Rb[28:31] := Ra (デー タ 書 き 込み)
MSR[C] := FSL_M_Full if N = 1
TNECAGETD Rd,Rb
010011
Rd
00000
Rb
0N1TAE
00000
Rd := FSL Rb[28:31] (制御読み出 し )
MSR[FSL] := 1 if (FSL_S_Control = 0)
MSR[C] := not FSL_S_Exists if N = 1
TNCAPUTD Ra,Rb
010011
00000
Ra
Rb
0N1TA0
00000
FSL Rb[28:31] := Ra (制御書 き込み)
MSR[C] := FSL_M_Full if N = 1
FADD Rd,Ra,Rb
010110
Rd
Ra
Rb
00000000000
Rd := Rb+Ra, float1
FRSUB Rd,Ra,Rb
010110
Rd
Ra
Rb
00010000000
Rd := Rb-Ra, float1
FMUL Rd,Ra,Rb
010110
Rd
Ra
Rb
00100000000
Rd := Rb*Ra, float1
FDIV Rd,Ra,Rb
010110
Rd
Ra
Rb
00110000000
Rd := Rb/Ra, float1
FCMP.UN Rd,Ra,Rb
010110
Rd
Ra
Rb
01000000000
Rd := 1 if (Rb = NaN or Ra = NaN, float1)
else
Rd := 0
FCMP.LT Rd,Ra,Rb
010110
Rd
Ra
Rb
01000010000
Rd := 1 if (Rb < Ra, float1) else
Rd := 0
FCMP.EQ Rd,Ra,Rb
010110
Rd
Ra
Rb
01000100000
Rd := 1 if (Rb = Ra, float1) else
Rd := 0
FCMP.LE Rd,Ra,Rb
010110
Rd
Ra
Rb
01000110000
Rd := 1 if (Rb <= Ra, float1) else
Rd := 0
FCMP.GT Rd,Ra,Rb
010110
Rd
Ra
Rb
01001000000
Rd := 1 if (Rb > Ra, float1) else
Rd := 0
FCMP.NE Rd,Ra,Rb
010110
Rd
Ra
Rb
01001010000
Rd := 1 if (Rb != Ra, float1) else
Rd := 0
FCMP.GE Rd,Ra,Rb
010110
Rd
Ra
Rb
01001100000
Rd := 1 if (Rb >= Ra, float1) else
Rd := 0
FLT Rd,Ra
010110
Rd
Ra
0
01010000000
Rd := float (Ra)1
FINT Rd,Ra
010110
Rd
Ra
0
01100000000
Rd := int (Ra)1
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
表 1-6 : MicroBlaze の命令セ ッ ト の一覧 (続き )
タ イプ A
0～5
6 ～ 10 11 ～ 15 16 ～ 20
タ イプ B
0～5
6 ～ 10 11 ～ 15
21 ～ 31
セマ ン テ ィ ク ス
16 ～ 31
010110
Rd
Ra
TNEAGET Rd,FSLx
011011
Rd
00000
0N0TAE000000 &
FSLx
Rd := FSLx (デー タ 読み出 し 、 N = 0 の場合
ブ ロ ッ キ ン グ)
MSR[FSL] := 1 if (FSLx_S_Control = 1)
MSR[C] := not FSLx_S_Exists if N = 1
TNAPUT Ra,FSLx
011011
00000
Ra
1N0TA0000000 &
FSLx
FSLx := Ra (デー タ 書 き込み、 N = 0 の場合
ブ ロ ッ キ ン グ)
MSR[C] := FSLx_M_Full if N = 1
TNECAGET Rd,FSLx
011011
Rd
00000
0N1TAE000000 &
FSLx
Rd := FSLx (制御読み出 し 、 N = 0 の場合ブ
ロ ッ キ ン グ)
MSR[FSL] := 1 if (FSLx_S_Control = 0)
MSR[C] := not FSLx_S_Exists if N = 1
TNCAPUT Ra,FSLx
011011
00000
Ra
1N1TA0000000 &
FSLx
FSLx := Ra (制御書 き込み、 N = 0 の場合ブ
ロ ッ キ ン グ)
MSR[C] := FSLx_M_Full if N = 1
OR Rd,Ra,Rb
100000
Rd
Ra
Rb
00000000000
Rd := Ra or Rb
AND Rd,Ra,Rb
100001
Rd
Ra
Rb
00000000000
Rd := Ra and Rb
XOR Rd,Ra,Rb
100010
Rd
Ra
Rb
00000000000
Rd := Ra xor Rb
ANDN Rd,Ra,Rb
100011
Rd
Ra
Rb
00000000000
Rd := Ra and Rb
PCMPBF Rd,Ra,Rb
100000
Rd
Ra
Rb
10000000000
Rd := 1 if (Rb[0:7] = Ra[0:7]) else
Rd := 2 if (Rb[8:15] = Ra[8:15]) else
Rd := 3 if (Rb[16:23] = Ra[16:23]) else
Rd := 4 if (Rb[24:31] = Ra[24:31]) else
Rd := 0
PCMPEQ Rd,Ra,Rb
100010
Rd
Ra
Rb
10000000000
Rd := 1 if (Rd = Ra) else
Rd := 0
PCMPNE Rd,Ra,Rb
100011
Rd
Ra
Rb
10000000000
Rd := 1 if (Rd != Ra) else
Rd := 0
SRA Rd,Ra
100100
Rd
Ra
0000000000000001
Rd := s(Ra >> 1)
C := Ra[31]
SRC Rd,Ra
100100
Rd
Ra
0000000000100001
Rd := C & (Ra >> 1)
C := Ra[31]
SRL Rd,Ra
100100
Rd
Ra
0000000001000001
Rd := 0 & (Ra >> 1)
C := Ra[31]
SEXT8 Rd,Ra
100100
Rd
Ra
0000000001100000
Rd := s(Ra[24:31])
SEXT16 Rd,Ra
100100
Rd
Ra
0000000001100001
Rd := s(Ra[16:31])
20
0
01110000000
Rd := sqrt (Ra)1
FSQRT Rd,Ra
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命令
表 1-6 : MicroBlaze の命令セ ッ ト の一覧 (続き )
タ イプ A
0～5
6 ～ 10 11 ～ 15 16 ～ 20
タ イプ B
0～5
6 ～ 10 11 ～ 15
WIC Ra,Rb
21 ～ 31
セマ ン テ ィ ク ス
100100
00000
Ra
16 ～ 31
Rb
01101000
ICache_Line[Ra >> 4].Tag := 0 if
(C_ICACHE_LINE_LEN = 4)
ICache_Line[Ra >> 5].Tag := 0 if
(C_ICACHE_LINE_LEN = 8)
WDC Ra,Rb
100100
00000
Ra
Rb
01100100
キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンが ク リ ア さ れ、 格納デー
タ が廃棄 さ れます。
DCache_Line[Ra >> 4].Tag := 0 if
(C_DCACHE_LINE_LEN = 4)
DCache_Line[Ra >> 5].Tag := 0 if
(C_DCACHE_LINE_LEN = 8)
WDC.FLUSH Ra,Rb
100100
00000
Ra
Rb
01100100
キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンが フ ラ ッ シ ュ さ れ、 格納
デー タ が メ モ リ に書 き込まれてか ら ク リ ア
さ れます。
D_DCACHE_USE_WRITEBACK = 1 の と
き に使用。
WDC.CLEAR Ra,Rb
100100
00000
Ra
Rb
01100100
ア ド レ ス が一致す る キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンが ク
リ ア さ れ、 格納デー タ が破棄 さ れます。
D_DCACHE_USE_WRITEBACK = 1 の と
き に使用。
MTS Sd,Ra
100101
00000
Ra
11 & Sd
SPR[Sd] := Ra
• SPR[0x0001] は MSR
• SPR[0x0007] は FSR
• SPR[0x1000] は PID
• SPR[0x1001] は ZPR
• SPR[0x1002] は TLBX
• SPR[0x1003] は TLBLO
• SPR[0x1004] は TLBHI
• SPR[0x1005] は TLBSX
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
表 1-6 : MicroBlaze の命令セ ッ ト の一覧 (続き )
タ イプ A
0～5
6 ～ 10 11 ～ 15 16 ～ 20
タ イプ B
0～5
6 ～ 10 11 ～ 15
MFS Rd,Sa
21 ～ 31
セマ ン テ ィ ク ス
100101
Rd
16 ～ 31
00000
10 & Sa
Rd := SPR[Sa]
• SPR[0x0000] は PC
• SPR[0x0001] は MSR
• SPR[0x0003] は EAR
• SPR[0x0005] は ESR
• SPR[0x0007] は FSR
• SPR[0x000B] は BTR
• SPR[0x000D] は EDR
• SPR[0x1000] は PID
• SPR[0x1001] は ZPR
• SPR[0x1002] は TLBX
• SPR[0x1003] は TLBLO
• SPR[0x1004] は TLBHI
• SPR[0x2000] ～ SPR [0x200B] は
PVR[0] ～ PVR [11]
MSRCLR Rd,Imm
100101
Rd
00001
00 & Imm14
Rd := MSR
MSR := MSR and Imm14
MSRSET Rd,Imm
100101
Rd
00000
00 & Imm14
Rd := MSR
MSR := MSR or Imm14
BR Rb
100110
00000
00000
Rb
00000000000
PC := PC + Rb
BRD Rb
100110
00000
10000
Rb
00000000000
PC := PC + Rb
BRLD Rd,Rb
100110
Rd
10100
Rb
00000000000
PC := PC + Rb
Rd := PC
BRA Rb
100110
00000
01000
Rb
00000000000
PC := Rb
BRAD Rb
100110
00000
11000
Rb
00000000000
PC := Rb
BRALD Rd,Rb
100110
Rd
11100
Rb
00000000000
PC := Rb
Rd := PC
BRK Rd,Rb
100110
Rd
01100
Rb
00000000000
PC := Rb
Rd := PC
MSR[BIP] := 1
BEQ Ra,Rb
100111
00000
Ra
Rb
00000000000
PC := PC + Rb if Ra = 0
BNE Ra,Rb
100111
00001
Ra
Rb
00000000000
PC := PC + Rb if Ra != 0
BLT Ra,Rb
100111
00010
Ra
Rb
00000000000
PC := PC + Rb if Ra < 0
BLE Ra,Rb
100111
00011
Ra
Rb
00000000000
PC := PC + Rb if Ra <= 0
BGT Ra,Rb
100111
00100
Ra
Rb
00000000000
PC := PC + Rb if Ra > 0
BGE Ra,Rb
100111
00101
Ra
Rb
00000000000
PC := PC + Rb if Ra >= 0
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命令
表 1-6 : MicroBlaze の命令セ ッ ト の一覧 (続き )
タ イプ A
0～5
6 ～ 10 11 ～ 15 16 ～ 20
タ イプ B
0～5
6 ～ 10 11 ～ 15
21 ～ 31
セマ ン テ ィ ク ス
16 ～ 31
BEQD Ra,Rb
100111
10000
Ra
Rb
00000000000
PC := PC + Rb if Ra = 0
BNED Ra,Rb
100111
10001
Ra
Rb
00000000000
PC := PC + Rb if Ra != 0
BLTD Ra,Rb
100111
10010
Ra
Rb
00000000000
PC := PC + Rb if Ra < 0
BLED Ra,Rb
100111
10011
Ra
Rb
00000000000
PC := PC + Rb if Ra <= 0
BGTD Ra,Rb
100111
10100
Ra
Rb
00000000000
PC := PC + Rb if Ra > 0
BGED Ra,Rb
100111
10101
Ra
Rb
00000000000
PC := PC + Rb if Ra >= 0
ORI Rd,Ra,Imm
101000
Rd
Ra
Imm
Rd := Ra or s(Imm)
ANDI Rd,Ra,Imm
101001
Rd
Ra
Imm
Rd := Ra and s(Imm)
XORI Rd,Ra,Imm
101010
Rd
Ra
Imm
Rd := Ra xor s(Imm)
ANDNI Rd,Ra,Imm
101011
Rd
Ra
Imm
Rd := Ra and s(Imm)
IMM Imm
101100
00000
00000
Imm
Imm[0:15] := Imm
RTSD Ra,Imm
101101
10000
Ra
Imm
PC := Ra + s(Imm)
RTID Ra,Imm
101101
10001
Ra
Imm
PC := Ra + s(Imm)
MSR[IE] := 1
RTBD Ra,Imm
101101
10010
Ra
Imm
PC := Ra + s(Imm)
MSR[BIP] := 0
RTED Ra,Imm
101101
10100
Ra
Imm
PC := Ra + s(Imm)
MSR[EE] := 1, MSR[EIP] := 0
ESR := 0
BRI Imm
101110
00000
00000
Imm
PC := PC + s(Imm)
BRID Imm
101110
00000
10000
Imm
PC := PC + s(Imm)
BRLID Rd,Imm
101110
Rd
10100
Imm
PC := PC + s(Imm)
Rd := PC
BRAI Imm
101110
00000
01000
Imm
PC := s(Imm)
BRAID Imm
101110
00000
11000
Imm
PC := s(Imm)
BRALID Rd,Imm
101110
Rd
11100
Imm
PC := s(Imm)
Rd := PC
BRKI Rd,Imm
101110
Rd
01100
Imm
PC := s(Imm)
Rd := PC
MSR[BIP] := 1
BEQI Ra,Imm
101111
00000
Ra
Imm
PC := PC + s(Imm) if Ra = 0
BNEI Ra,Imm
101111
00001
Ra
Imm
PC := PC + s(Imm) if Ra != 0
BLTI Ra,Imm
101111
00010
Ra
Imm
PC := PC + s(Imm) if Ra < 0
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
表 1-6 : MicroBlaze の命令セ ッ ト の一覧 (続き )
タ イプ A
0～5
6 ～ 10 11 ～ 15 16 ～ 20
タ イプ B
0～5
6 ～ 10 11 ～ 15
21 ～ 31
セマ ン テ ィ ク ス
16 ～ 31
BLEI Ra,Imm
101111
00011
Ra
Imm
PC := PC + s(Imm) if Ra <= 0
BGTI Ra,Imm
101111
00100
Ra
Imm
PC := PC + s(Imm) if Ra > 0
BGEI Ra,Imm
101111
00101
Ra
Imm
PC := PC + s(Imm) if Ra >= 0
BEQID Ra,Imm
101111
10000
Ra
Imm
PC := PC + s(Imm) if Ra = 0
BNEID Ra,Imm
101111
10001
Ra
Imm
PC := PC + s(Imm) if Ra != 0
BLTID Ra,Imm
101111
10010
Ra
Imm
PC := PC + s(Imm) if Ra < 0
BLEID Ra,Imm
101111
10011
Ra
Imm
PC := PC + s(Imm) if Ra <= 0
BGTID Ra,Imm
101111
10100
Ra
Imm
PC := PC + s(Imm) if Ra > 0
BGEID Ra,Imm
101111
10101
Ra
Imm
PC := PC + s(Imm) if Ra >= 0
LBU Rd,Ra,Rb
110000
Rd
Ra
Rb
00000000000
Addr := Ra + Rb
Rd[0:23] := 0
Rd[24:31] := *Addr[0:7]
LHU Rd,Ra,Rb
110001
Rd
Ra
Rb
00000000000
Addr := Ra + Rb
Rd[0:15] := 0
Rd[16:31] := *Addr[0:15]
LW Rd,Ra,Rb
110010
Rd
Ra
Rb
00000000000
Addr := Ra + Rb
Rd := *Addr
LWX Rd,Ra,Rb
110010
Rd
Ra
Rb
10000000000
Addr := Ra + Rb
Rd := *Addr
Reservation := 1
SB Rd,Ra,Rb
110100
Rd
Ra
Rb
00000000000
Addr := Ra + Rb
*Addr[0:8] := Rd[24:31]
SH Rd,Ra,Rb
110101
Rd
Ra
Rb
00000000000
Addr := Ra + Rb
*Addr[0:16] := Rd[16:31]
SW Rd,Ra,Rb
110110
Rd
Ra
Rb
00000000000
Addr := Ra + Rb
*Addr := Rd
SWX Rd,Ra,Rb
110110
Rd
Ra
Rb
10000000000
Addr := Ra + Rb
Rd := *Rd if Reservation = 1
Reservation := 0
LBUI Rd,Ra,Imm
111000
Rd
Ra
Imm
Addr := Ra + s(Imm)
Rd[0:23] := 0
Rd[24:31] := *Addr[0:7]
LHUI Rd,Ra,Imm
111001
Rd
Ra
Imm
Addr := Ra + s(Imm)
Rd[0:15] := 0
Rd[16:31] := *Addr[0:15]
24
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
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命令
表 1-6 : MicroBlaze の命令セ ッ ト の一覧 (続き )
タ イプ A
0～5
6 ～ 10 11 ～ 15 16 ～ 20
タ イプ B
0～5
6 ～ 10 11 ～ 15
21 ～ 31
セマ ン テ ィ ク ス
16 ～ 31
LWI Rd,Ra,Imm
111010
Rd
Ra
Imm
Addr := Ra + s(Imm)
Rd := *Addr
SBI Rd,Ra,Imm
111100
Rd
Ra
Imm
Addr := Ra + s(Imm)
*Addr[0:7] := Rd[24:31]
SHI Rd,Ra,Imm
111101
Rd
Ra
Imm
Addr := Ra + s(Imm)
*Addr[0:15] := Rd[16:31]
SWI Rd,Ra,Imm
111110
Rd
Ra
Imm
Addr := Ra + s(Imm)
*Addr := Rd
1. 浮動小数点の演算には特殊な ケー ス が多数あ る ため、 通常の演算のみを示 し ま す。 第 4 章 「MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキ テ ク チ ャ 」 にす
べての演算が リ ス ト さ れてい ます。
セマ フ ォの同期化
テ ス ト と セ ッ ト 、 比較 と ス ワ ッ プ、 メ モ リ 交換、 フ ェ ッ チ と 追加な ど の共通セマ フ ォ操作を イ ンプ
リ メ ン ト す る には、 LWX お よ び SWX. 命令が使用 さ れます。 ま た、 ス ピ ン ロ ッ ク の イ ンプ リ メ ン
ト に も 使用 さ れます
こ れ ら の命令は、 通常、 シ ス テ ム プ ロ グ ラ ムに よ っ て使用 さ れ、 随時アプ リ ケーシ ョ ン プ ロ グ ラ ム
に よ っ て呼び出 さ れます。一般的には、 メ モ リ か ら セマ フ ォ を読み込むにはプ ロ グ ラ ムに よ り LWX
が使用 さ れ、 予約が設定 さ れます ( まずはプ ロ セ ッ サが予約を保持)。 セマ フ ォ の値に基づいて結果
が計算 さ れ、 SWX 命令を使用 し て結果値は同 じ メ モ リ ロ ケーシ ョ ンに条件付で保存 さ れます。 条
件付保存は、 直前の LWX 命令に よ っ て確立 さ れた予約を基に実行 さ れます。 保存が実行 さ れ る と
き に予約が存在す る 場合、保存が実行 さ れ MSR [C] が 0 に ク リ ア さ れます。予約が存在 し ない場合、
タ ーゲ ッ ト メ モ リ ロ ケーシ ョ ンは変更 さ れず、 MSR [C] が 1 に設定 さ れます。
保存が問題な く 完了す る と 、 セマ フ ォ読み込みか ら セマ フ ォ保存ま での命令シーケ ン ス が実行 さ れ
ます。 ほかのデバ イ ス は読み出 し と ア ッ プデー ト の間のセマ フ ォ ロ ケーシ ョ ン を変更 し ません。 ほ
かのデバ イ ス は、 操作中にセマ フ ォ ロ ケーシ ョ ンか ら 読み出す こ と がで き ます。 セマ フ ォ操作が正
し く 動作す る には、 必ず LWX 命令を SWX 命令 と ペアで使用 し 、 同 じ ア ド レ ス を指定す る よ う に
し ます。 MicroBlaze では予約設定は ワ ー ド 単位で行われます。 両方の命令に対 し 、 ア ド レ ス の ワ ー
ド が一致 し てい る 必要があ り ます。こ れ ら の命令に対 し ては ワー ド 不一致の例外が生成 さ れません。
条件付保存は、 保存ア ド レ ス が予約を設定す る読み込みア ド レ ス と 一致 し ていない場合で も 、 予約
が存在す る 場合常に実行 さ れます。
予約は 1 度に 1 つ し か管理で き ません。 予約に関連 し たア ド レ スは後続の LWX 命令を実行す る と
変更で き ます。条件付保存は先の LWX 命令に よ り 確立 さ れた予約に基づ き実行 さ れます。SWX 命
令を実行す る と 、 LWX で確立 さ れた も の と ア ド レ ス が一致す る か ど う かにかかわ ら ず、 常にプ ロ
セ ッ サで保持 さ れてい る予約が ク リ アにな り ます。
リ セ ッ ト 、 割 り 込み、 例外、 お よ びブ レー ク (BRK お よ び BRKI 命令を含む) はすべて予約を ク リ
ア し ます。
LWX お よ び SWX 命令を使用す る ための一般的なガ イ ド ラ イ ンは次の よ う にな っ てい ます。
•
•
LWX お よ び SWX 命令はペアで使用 し 、 同 じ ア ド レ ス を使用 し ます。
ペアにな っ てお ら ず、 別のア ド レ ス に指定 さ れてい る SWX 命令は、 プ ロ セ ッ サで保持 さ れて
い る 予約を ク リ アす る ために使用す る こ と がで き ます。
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25
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
•
•
LWX 命令で条件付シーケ ン スは開始 し ます。 その後、 メ モ リ ア ク セ ス ま たは読み込まれた値
に基づいた計算が続 き ます。 シーケ ン スは SWX 命令で終了 し ます。 ほ と ん ど の場合、 SWX
命令のエ ラ ーは LWX に返 さ れ、 再試行 さ れます。
LWX 命令で読み込まれた値が 0 でない場合、 同期化プ リ ミ テ ィ ブ よ っ ては実行す る と き に
LWX をペアに し な く て も か ま い ません。 こ れは、 テ ス ト と セ ッ ト の イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン
例です。
loop: lwx
bnei
addik
swx
addic
bnei
next:
•
r5,r3,r0
r5,next
r5,r5,1
r5,r3,r0
r5,r0,0
r5,loop
;
;
;
;
;
;
load and reserve
branch if not equal to zero
increment value
try to store non-zero value
check reservation
loop if reservation lost
LWX 命令で求め る値が返 さ れない場合、 LWX 命令のループ を最小限にす る こ と で、 パ
フ ォーマ ン ス を改善す る こ と がで き ます。 ま た、 初期値チ ェ ッ ク を実行す る ため普通の読み込
み命令を使用 し て、 パフ ォーマン ス を改善す る こ と も で き ます。 こ れは、 ス ピ ン ロ ッ ク の イ ン
プ リ メ ン テーシ ョ ン例です。
loop: lw
r5,r3,r0 ; load the word
bnei
r5,loop
; loop back if word not equal to 0
lwx
r5,r3,r0 ; try reserving again
bnei
r5,loop
; likely that no branch is needed
addik r5,r5,1
; increment value
swx
r5,r3,r0 ; try to store non-zero value
addic r5,r0,0
; check reservation
bnei
r5,loop
; loop if reservation lost
•
LWX/SWX 命令ペアのループを最小限にす る こ と で、 前に進め る可能性が高ま り ます。 古い
値は保存実行前にテ ス ト す る必要があ り ます。 順序が逆にな っ てい る場合 ( 読み込みの前に保
存が行われ る 場合 )、 さ ら に多 く の SWX 命令が実行 さ れ、 LWX と SWX 間の予約が失われ
る 可能性が高ま り ます。
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レジス タ
レジス タ
MicroBlaze は直交命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ で、 32 個の 32 ビ ッ ト 汎用レ ジ ス タ と 最大 18 個の
32 ビ ッ ト 特殊用途レ ジ ス タ が含ま れます。 特殊用途レ ジ ス タ の数は、 設定す る オプシ ョ ンに よ っ て
異な り ます。
汎用レ ジ ス タ
32 個の 32 ビ ッ ト 汎用レ ジ ス タ には、 R0 ～ R31 と い う 番号が付け ら れてい ます。 レ ジ ス タ フ ァ イ
ルは、ビ ッ ト ス ト リ ームのダ ウ ン ロ ー ド 時に リ セ ッ ト さ れます。 リ セ ッ ト 値は 0x00000000 です。 図
1-2 に汎用レ ジ ス タ を、 表 1-7 に各レ ジ ス タ の説明お よ び リ セ ッ ト 値 (存在す る場合) を示 し ます。
メ モ : レ ジ ス タ フ ァ イ ルは、 外部 リ セ ッ ト 入力 Reset お よ び Debug_Rst では リ セ ッ ト さ れません。
0
31
↑
R0 ～ R31
図 1-2 : R0 ～ R31
表 1-7 : 汎用レ ジ ス タ (R0 ～ R31)
ビッ ト
0:31
名前
R0
説明
リセッ ト値
常に 0 です。 書 き込まれたデー タ は、すべて破棄
さ れます。
0x00000000
0:31
R1 ～ R13
32 ビ ッ ト 汎用レ ジ ス タ 。
-
0:31
R14
割 り 込みの戻 り ア ド レ ス の格納に使用 さ れ る
32 ビ ッ ト レ ジ ス タ 。
-
0:31
R15
32 ビ ッ ト 汎用レ ジ ス タ 。 ユーザー ベ ク タ の戻
-
り ア ド レ ス格納への使用を推奨 し ます。
0:31
R16
ブ レー ク の戻 り ア ド レ ス の格納に使用 さ れ る
-
32 ビ ッ ト レ ジ ス タ 。
0:31
R17
MicroBlaze でハー ド ウ ェ ア例外を サポー ト す
-
る場合、 ハー ド ウ ェ ア例外の原因 と な る命令
に続 く 命令のア ド レ ス の読み込みに使用。 た
だ し 遅延ス ロ ッ ト の例外では、 BTR が使用 さ
れます ( 「分岐 タ ーゲ ッ ト レ ジ ス タ (BTR)」
を参照)。 それ以外の場合は汎用レ ジ ス タ で
す。
0:31
R18 ～ R31
32 ビ ッ ト 汎用レ ジ ス タ 。
-
汎用レ ジ ス タ の ソ フ ト ウ ェ アでの使用規則については、 表 3-2 を参照 し て く だ さ い。
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27
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
特殊用途レ ジ ス タ
プ ロ グ ラ ム カ ウ ン タ (PC)
プ ロ グ ラ ム カ ウ ン タ (PC) は例外命令の 32 ビ ッ ト ア ド レ ス で、 MFS 命令を使用 し て読み出す こ と
は可能ですが、 MTS 命令を使用 し て書 き込む こ と はで き ません。 MFS 命令を使用する 場合、 PC レ
ジ ス タ は Sa = 0x0000 で指定 し ます。 図 1-3 に PC を、表 1-8 に説明お よび リ セ ッ ト 値を示 し ます。
0
31
↑
PC
図 1-3 : PC
表 1-8 : プ ログ ラム カ ウン タ (PC)
ビッ ト
0:31
名前
PC
説明
リセッ ト値
0x00000000
プログラ ム カウン タ
実行命令のア ド レ ス。 「mfs r2 0」 では、 mfs 命令のア ド
レ ス が R2 に格納 さ れます。
マ シ ン ス テー タ ス レ ジ ス タ (MSR)
マシ ン ス テー タ ス レ ジ ス タ には、 プ ロ セ ッ サの コ ン ト ロ ール ビ ッ ト お よ びス テー タ ス ビ ッ ト が含
まれます。 MFS 命令を使用 し て読み出す こ と がで き ます。 MSR を読み出す際、 ビ ッ ト 29 がキ ャ
リ ー コ ピー と し て ビ ッ ト 0 に複製 さ れます。 MSR は、 MTS 命令ま たは専用命令であ る MSRSET
お よ び MSRCLR を使用 し て書 き 込む こ と がで き ます。
MSRSET ま たは MSRCLR を使用 し て MSR に書 き 込む と 、キ ャ リ ー ビ ッ ト はすぐ に変化 し 、その
他のビ ッ ト は 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル後に変化 し ます。 MTS を使用 し て書 き込む と 、 すべての ビ ッ ト
が 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル後に有効にな り ます。 ビ ッ ト 0 に書 き 込まれた値は、 すべて破棄 さ れます
MSR を MTS ま たは MFS 命令 と 使用す る場合は、 MSR を Sx = 0x0001 で指定 し ます。 図 1-4 に
MSR レ ジ ス タ を、 表 1-9 に ビ ッ ト の説明お よ び リ セ ッ ト 値を示 し ます。
0
↑
CC
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
↑
予約済み
↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
VMS VM UMS UM PVR EIP EE DCE DZO ICE FSL BIP C
IE BE
図 1-4 : MSR
28
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レジス タ
表 1-9 : マシ ン ス テー タ ス レ ジ ス タ (MSR)
ビッ ト
0
名前
CC
説明
演算キ ャ リ ーの コ ピー
リセッ ト値
0
演算キ ャ リ ー ( ビ ッ ト 29) の コ ピーです。 CC は
常にビ ッ ト C と 同 じ です。
1:16
予約済み
17
VMS
仮想保護モー ド での保存
0
MMU を使用す る場合のみ (C_USE_MMU > 1
かつ C_AREA_OPTIMIZED = 0)
読み出 し /書き 込み
18
VM
仮想保護モー ド
0
0 : C_USE_MMU = 3 の場合は MMU ア ド レ ス
変換お よ びア ク セ ス保護デ ィ ス エーブル、
C_USE_MMU = 2 の場合はア ク セ ス保護デ ィ
ス エーブル。
1 : C_USE_MMU = 3 の場合は MMU ア ド レ ス
変換お よ びア ク セ ス保護 イ ネーブル、
C_USE_MMU = 2 の場合はア ク セ ス保護 イ
ネーブル。
MMU を使用す る場合のみ (C_USE_MMU > 1
かつ C_AREA_OPTIMIZED = 0)
読み出 し /書き 込み
19
UMS
ユーザー モー ド での保存
0
MMU を使用す る場合のみ (C_USE_MMU > 0
かつ C_AREA_OPTIMIZED = 0)
読み出 し /書き 込み
20
UM
ユーザー モー ド
0
0 : 特権モー ド 。 すべての命令が許可 さ れます。
1 : ユーザー モード 。 一部の命令は許可さ れま
せん。
MMU を使用す る場合のみ (C_USE_MMU > 0
かつ C_AREA_OPTIMIZED = 0)
読み出 し /書き 込み
21
PVR
プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ の有無
C_PVR のパ ラ
0 : プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ な し
1 : プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ あ り
メ ー タ に依存
読み出 し のみ
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29
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
表 1-9 : マシ ン ス テー タ ス レ ジ ス タ (MSR) (続き )
ビッ ト
22
名前
EIP
説明
リセッ ト値
0
例外実行中
0 : 実行中のハー ド ウ ェ ア例外な し
1 : ハー ド ウ ェ ア例外を実行中
例外がサポー ト さ れてい る場合のみ
(C_*_EXCEPTION ま たは C_USE_MMU)
読み出 し /書き 込み
23
EE
0
例外 イ ネーブル
0 : ハー ド ウ ェ ア例外がデ ィ ス エーブル1
1 : ハー ド ウ ェ ア例外が イ ネーブル
例外がサ ポー ト さ れ て い る 場合のみ
(C_*_EXCEPTION ま たは C_USE_MMU)
読み出 し /書き 込み
24
DCE
0
デー タ キ ャ ッ シ ュ イ ネーブル
0 : デー タ キ ャ ッ シ ュ がデ ィ ス エーブル
1 : デー タ キ ャ ッ シ ュ が イ ネーブル
デー タ
キ ャ ッ シ ュ が使用 さ れてい る場合のみ
(C_USE_DCACHE = 1)
読み出 し /書き 込み
25
DZO
0 での除算ま たは除算オーバーフ ロ ー2
0
0 : 0 での除算な し 、 ま たは除算オーバーフ ロ ー
の発生
1 : 0 での除算あ り 、 ま たは除算オーバーフ ロ ー
の発生
ハー ド ウ ェ ア除算器が使用 さ れてい る 場合のみ
(C_USE_DIV = 1)
読み出 し /書き 込み
26
ICE
0
命令キ ャ ッ シ ュ イ ネーブル
0 : 命令キ ャ ッ シ ュ がデ ィ ス エーブル
1 : 命令キ ャ ッ シ ュ が イ ネーブル
命令 キ ャ ッ シ ュ が使用 さ れ て い る 場合のみ
(C_USE_ICACHE = 1)
読み出 し /書き 込み
30
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レジス タ
表 1-9 : マシ ン ス テー タ ス レ ジ ス タ (MSR) (続き )
ビッ ト
27
名前
FSL
説明
FSL エ ラ ー
リセッ ト値
0
0 : FSL の get/getd/put/putd でエ ラ ーな し
1 : FSL の get/getd/put/putd で制御タ イ プが不
一致
FSL リ ン ク が使用 さ れてい る場合のみ
(C_FSL_LINKS > 0)
読み出 し /書き 込み
28
BIP
ブ レー ク 実行中
0
0 : 実行中のブ レー ク な し
1 : ブ レー ク 実行中
ブ レー ク の ソ ース は、 ソ フ ト ウ ェ アのブ レー ク
命令ま たは Ext_Brk ま たは Ext_NM_Brk ピ ン
か ら のハー ド ウ ェ ア ブ レー ク のいずれかです。
読み出 し /書き 込み
29
C
演算キ ャ リ ー
0
0 : キ ャ リ ーな し ( ボ ロ ー )
1 : キ ャ リ ー ( ボ ロ ーな し )
読み出 し /書き 込み
30
IE
割 り 込み イ ネーブル
0
0 : 割 り 込みがデ ィ ス エーブル
1 : 割 り 込みが イ ネーブル
読み出 し /書き 込み
31
BE
バス ロ ッ ク イ ネーブル3
0
0 : データ 側 OPB でのバス ロ ッ ク ディ ス エー
ブル
1 : デー タ 側 OPB でのバ ス ロ ッ ク イ ネーブル
バス ロ ッ ク イ ネーブルは、 IXCL、 DXCL、
ILMB、 DLMB、 IPLB、 DPLB、 ま たは IOPB
の動作に影響 し ません。
デー タ 側 OPB が使用 さ れてい る 場合のみ
読み出 し /書き 込み
1. MMU 例外 (デー タ 格納例外、 命令格納例外、 デー タ TLB ミ ス 例外、 命令 TLB ミ ス例外) はデ ィ ス
エーブルにで き ないため、 こ の ビ ッ ト の影響を受け ま せん。
2. こ の ビ ッ ト は、 整数が 0 で除算 さ れてい る こ と 、 ま たは除算オーバーフ ロ ーを示す信号でのみ使用
し ます。 FSR には、 浮動小数点 と 等価の も のがあ り ます。 DZO ビ ッ ト は、 プ ロ セ ッ サで例外処理
が イ ネーブルか ど う かにかかわ ら ず、 0 に よ る 除算ま たは除算オーバーフ ロ ーがあ る か ど う か を示
し ます。
3. バス プ ロ ト コ ルの詳細は、 IBM CoreConnect の仕様 『64-Bit On-Chip Peripheral Bus, Architectural
Specifications, Version 2.0』 を参照 し て く だ さ い。
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
例外ア ド レ ス レ ジ ス タ (EAR)
例外ア ド レ ス レ ジ ス タ は、 次の例外を発生 さ せた読み込み/格納の完全な ア ド レ ス を格納 し ます。
•
不整列ア ク セ ス に よ る例外 (不整列ア ク セ ス のア ド レ ス )
•
DPLB ま たは DOPB 例外 (実行で き なか っ た PLB ま たは OPB デー タ ア ク セ ス のア ド レ ス )
•
デー タ 格納例外 ( ア ク セ ス さ れた (仮想) 有効ア ド レ ス )
•
命令格納例外 (読み出 さ れた (仮想) 有効ア ド レ ス )
•
デー タ TLB ミ ス 例外 ( ア ク セ ス さ れた (仮想) 有効ア ド レ ス )
•
命令 TLB ミ ス 例外 (読み出 さ れた (仮想) 有効ア ド レ ス )
その他の例外では、 こ のレ ジ ス タ の内容は定義さ れて いま せん。 EAR を MFS 命令で読み出す場
合、 Sa = 0x0003 で指定し ま す。 図 1-5 に EAR を 、 表 1-10 にビ ッ ト の説明およ びリ セッ ト 値を 示
し ま す。
0
31
↑
EAR
図 1-5 : EAR
表 1-10 : 例外ア ド レ ス レ ジ ス タ (EAR)
ビッ ト
0:31
32
名前
EAR
説明
例外ア ド レ ス レ ジ ス タ
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リセッ ト値
0x00000000
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レジス タ
例外ス テー タ ス レ ジ ス タ (ESR)
例外ス テー タ ス レ ジ ス タ には、プ ロ セ ッ サの ス テー タ ス ビ ッ ト が含まれます。 ESR を MFS 命令で
読み出す場合、Sa = 0x0005 で指定 し ます。 図 1-6 に ESR レ ジ ス タ を示 し ます。表 1-11 に ビ ッ ト の
説明 と リ セ ッ ト 値を、 表 1-12 に例外ス テー タ ス (ESS) を示 し ます。
19 20
↑
↑
DS
予約済み
26 27
↑
ESS
31
↑
EC
図 1-6 : ESR
表 1-11 : 例外ス テー タ ス レ ジ ス タ (ESR)
ビッ ト
名前
0:18
予約済み
19
DS
説明
遅延ス ロ ッ ト に よ る例外
リセッ ト値
0
0 : 遅延ス ロ ッ ト 命令に よ る例外な し
1 : 遅延ス ロ ッ ト 命令に よ る例外あ り
読み出 し のみ
20:26
ESS
例外ス テー タ ス
表 1-12 を参照
詳細は、 表 1-12 を参照 し て く だ さ い。
読み出 し のみ
27:31
EC
例外の原因
0
00000 : 高速シ ンプ レ ッ ク ス リ ン ク の例外
00001 : 不整列デー タ ア ク セ ス に よ る 例外
00010 : 不正な op コ ー ド に よ る 例外
00011 : 命令バ ス エ ラ ーに よ る 例外
00011 : デー タ バ ス エ ラ ーに よ る例外
00101 : 除算に よ る例外
00110 : 浮動小数点ユニ ッ ト に よ る例外
00111 : 特権命令に よ る例外
10000 : デー タ 格納に よ る例外
10001 : 命令格納に よ る例外
10010 : デー タ TLB ミ ス に よ る例外
10011 : 命令 TLB ミ ス に よ る 例外
読み出 し のみ
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33
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
表 1-12 : 例外ス テー タ ス (ESS)
例外の原因
不整列デー タ
ア クセス
ビッ ト
20
名前
W
説明
ワ ー ド ア ク セ ス に よ る例外
リセッ ト値
0
0 : 不整列ハーフ ワー ド ア ク セ ス
1 : 不整列 ワー ド ア ク セ ス
21
S
格納ア ク セ ス に よ る例外
0
0 : 不整列読み込みア ク セ ス
1 : 不整列格納ア ク セ ス
22:26
Rx
ソ ース /デス テ ィ ネーシ ョ ン レ ジ ス タ
0
不整列ア ク セ ス で ソ ース (格納) ま た
はデス テ ィ ネーシ ョ ン (読み込み) と
し て使用 さ れ る汎用レ ジ ス タ
不正な命令
20:26
予約済み
0
命令バ ス エ ラ ー
20:26
予約済み
0
デー タ バ ス エ ラ ー
20:26
予約済み
0
除算
20
DEC
除算 : 除算例外原因
0
0 :ゼ ロ での 除算
1 : 除算オーバーフ ロ ー
21:26
予約済み
0
浮動小数点ユニ ッ ト
20:26
予約済み
0
特権命令
20:26
予約済み
0
高速シ ンプ レ ッ ク ス
リ ンク
20:22
予約済み
0
23:26
FSL
例外発生の原因 と な っ た高速シ ンプ
レ ッ ク ス リ ン ク の イ ンデ ッ ク ス
0
デー タ格納
20
DIZ
デー タ 格納 - ゾーン保護
0
0 : 実行 さ れていない
1 : 実行 さ れた
21
S
デー タ 格納 - 格納命令
0
0 : 実行 さ れていない
1 : 実行 さ れた
命令格納
22:26
予約済み
20
DIZ
0
命令格納 - ゾーン保護
0
0 : 実行 さ れていない
1 : 実行 さ れた
21:26
34
予約済み
japan.xilinx.com
0
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
レジス タ
表 1-12 : 例外ス テー タ ス (ESS) (続き )
例外の原因
ビッ ト
デー タ TLB ミ ス
名前
20
予約済み
21
S
説明
リセッ ト値
0
デー タ TLB ミ ス - 格納命令
0
0 : 実行 さ れていない
1 : 実行 さ れた
命令 TLB ミ ス
22:26
予約済み
0
20:26
予約済み
0
分岐 タ ーゲ ッ ト レ ジ ス タ (BTR)
分岐 タ ーゲ ッ ト レ ジ ス タ は、 MicroBlaze プ ロ セ ッ サで例外を使用す る よ う に設定 し た場合にのみ
存在 し ます。 MSR[EIP] = 0 の と き 、 実行 さ れ る 遅延ス ロ ッ ト の分岐命令すべてに対す る 分岐 タ ー
ゲ ッ ト ア ド レ ス が レ ジ ス タ に格納 さ れます。 遅延ス ロ ッ ト に含まれ る 命令に よ り 例外が発生す る と
(ESR[DS]=1)、例外ハン ド ラ は R17 に格納 さ れてい る 通常の例外ハン ド ラ の戻 り ア ド レ ス の代わ り
に、 BTR に格納 さ れてい る ア ド レ ス に命令を戻 し ます。 BTR を MFS 命令で読み出す場合、 Sa =
0x000B で指定 し ます。 図 1-7 に BTR レ ジ ス タ を、 表 1-13 にビ ッ ト の説明お よ び リ セ ッ ト 値を示
し ます。
0
31
↑
BTR
図 1-7 : BTR
表 1-13 : 分岐 タ ーゲ ッ ト レ ジ ス タ (BTR)
ビッ ト
0:31
名前
BTR
説明
遅延ス ロ ッ ト に含まれ る命令に よ り 発生す る例外
か ら 戻 る と き にハン ド ラ で使用 さ れ る 分岐 タ ー
ゲッ ト アド レス
リセッ ト値
0x00000000
読み出 し のみ
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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35
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
浮動小数点ユニ ッ ト ス テー タ ス レ ジ ス タ (FSR)
浮動小数点ユニ ッ ト ス テー タ ス レ ジ ス タ には、 浮動小数点ユニ ッ ト の ス テー タ ス ビ ッ ト が含まれ
ます。MFS 命令で読み出 し 、MTS 命令で書 き込む こ と がで き ます。 読み出 し ま たは書 き 込みを実行
す る 場合、 Sa = 0x0007 で指定 し ます。 浮動小数点ポ イ ン ト 命令はレ ジ ス タ の ビ ッ ト のみを セ ッ ト
し 、レ ジ ス タ を ク リ アにす る には MTS 命令を使用する し かあ り ません。図 1-8 に FSR レ ジ ス タ を、
表 1-14 に ビ ッ ト の説明お よ び リ セ ッ ト 値を示 し ます。
27 28 29 30 31
↑
↑ ↑ ↑ ↑ ↑
予約済み
IO DZ OF UF DO
図 1-8 : FSR
表 1-14 : 浮動小数点ユニ ッ ト ス テー タ ス レ ジ ス タ (FSR)
ビッ ト
名前
説明
リセッ ト値
0:26
予約済み
27
IO
不正な操作
0
28
DZ
0 での除算
0
29
OF
オーバーフ ロ ー
0
30
UF
ア ン ダーフ ロ ー
0
31
DO
非正規化オペ ラ ン ド エ ラ ー
0
未定義
例外デー タ レ ジ ス タ (EDR)
例外デー タ レ ジ ス タ には、 FSL 例外の原因 と な っ た FSL リ ン ク で読み出 さ れたデー タ が格納 さ れ
ます。
その他の例外では、こ の レ ジ ス タ の内容は定義 さ れていません。 EDR を MFS 命令で読み出す場合、
Sa = 0x000D で指定 し ます。 図 1-9 に EDR レ ジ ス タ を、 表 1-15 にビ ッ ト の説明お よ び リ セ ッ ト 値
を示 し ます。
メ モ : C_FSL_LINKS が 0 よ り 大 き く 、C_FSL_EXCEPTION が 1 に設定 さ れてい る 場合にのみ イ
ンプ リ メ ン ト さ れます。
0
31
↑
EDR
図 1-9 : EDR
36
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
レジス タ
表 1-15 : 例外デー タ レ ジ ス タ (EDR)
ビッ ト
0:31
名前
EDR
説明
リセッ ト値
0x00000000
例外デー タ レ ジ ス タ
プ ロ セ ス識別レ ジ ス タ (PID)
MMU ア ド レ ス変換の実行中に、 ソ フ ト ウ ェ ア プ ロ セ ス を識別す る ために使用 し ます。 MicroBlaze
では、 C_USE_MMU コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン オプシ ョ ンで制御 し ます。 C_USE_MMU が 1 よ り
大 き く 、 C_AREA_OPTIMIZED が 0 に設定 さ れてい る場合にのみ イ ンプ リ メ ン ト さ れます。 MFS
お よ び MTS 命令で PID にア ク セ スす る場合、Sa = 0x1000 で指定 し ます。 こ の レ ジ ス タ へのア ク セ
ス は、 メ モ リ 管理用の特殊な レ ジ ス タ のパ ラ メ ー タ 、 C_MMU_TLB_ACCESS の設定に従い ます。
ま た、 TLB エン ト リ へのア ク セ ス に も 使用 さ れます。
•
TLBHI (Translation Look-Aside Buffer High) を書 き込む際に、 PID の値は TLB エン ト リ の
TID フ ィ ール ド に格納 さ れます。
•
TLBHI を読み出 し 、 ま た MSR[UM] が設定 さ れていない場合は、 TID フ ィ ール ド の値が PID
に格納 さ れます。
図 1-10 に PID レ ジ ス タ を、 表 1-16 に ビ ッ ト の説明お よ び リ セ ッ ト 値を示 し ます。
24
31
↑
↑
予約済み
PID
図 1-10 : PID
表 1-16 : プ ロ セス識別レ ジ ス タ (PID)
ビッ ト
名前
0:23
予約済み
24:31
PID
説明
MMU ア ド レ ス変換の実行中に、 ソ フ ト ウ ェ ア プ
リセッ ト値
0x00
ロ セ ス を識別
読み出 し /書 き 込み
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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37
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
ゾーン保護レ ジ ス タ (ZPR)
TLB エン ト リ で定義さ れた MMU メ モリ 保護を 無効にし ます。 MicroBlaze では、C_USE_MMU コ
ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン オプシ ョ ンで制御 し ます。 C_USE_MMU が 1 よ り 大き く 、 C_AREA_
OPTIMIZED が 0、 お よ び指定 さ れた メ モ リ 保護ゾーン数が 0 よ り 大 き い (C_MMU_ZONES> 0)
場合にのみ イ ンプ リ メ ン ト さ れます。 イ ンプ リ メ ン ト さ れ る レ ジ ス タ ビ ッ ト 数は、 指定 さ れた メ モ
リ 保護ゾーン数 (C_MMU_ZONES) に よ っ て決ま り ます。 MFS お よ び MTS 命令で ZPR にア ク セ
スす る 場合、Sa = 0x1001 で指定 し ます。 こ の レ ジ ス タ へのア ク セ スは、 メ モ リ 管理用の特殊な レ ジ
ス タ のパ ラ メ ー タ 、 C_MMU_TLB_ACCESS の設定に従い ます。 図 1-11 に ZPR レ ジ ス タ を、 表
1-17 に ビ ッ ト の説明お よび リ セ ッ ト 値を示 し ます。
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
ZP0
ZP1
ZP2
ZP3
ZP4
ZP5
ZP6
ZP7
ZP8
ZP9
ZP10
ZP11
ZP12
ZP13
ZP14
ZP15
図 1-11 : ZPR
表 1-17 : ゾーン保護レ ジ ス タ (ZPR)
ビッ ト
名前
説明
リセッ ト値
0:1
ZP0
ゾーン保護
0x00000000
2:3
ZP1
ユーザー モー ド (MSR[UM] = 1)
...
...
00 : TLB エン ト リ の V を無効にする 。 ページへのア ク セ
30:31
ZP15
スは許可 さ れません。
01 : 無効にな る エン ト リ な し 。 TLB エン ト リ の V、 WR、
お よ び EX が使用 さ れます。
10 : 無効にな る エン ト リ な し 。 TLB エン ト リ の V、 WR、
お よ び EX が使用 さ れます。
11 : TLB エン ト リ の WR お よ び EX を無効にす る。 書 き
込みお よ び実行可能 と し てページにア ク セ ス し ます。
特権モー ド (MSR[UM] = 0)
00 : 無効にな る エン ト リ な し 。 TLB エン ト リ の V、 WR、
お よ び EX が使用 さ れます。
01 : 無効にな る エン ト リ な し 。 TLB エン ト リ の V、 WR、
お よ び EX が使用 さ れます。
10 : TLB エン ト リ の WR お よ び EX を無効にす る。 書 き
込みお よ び実行可能 と し てページにア ク セ ス し ます。
11 : TLB エン ト リ の WR お よ び EX を無効にす る。 書 き
込みお よ び実行可能 と し てページにア ク セ ス し ます。
読み出 し /書 き 込み
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
レジス タ
変換ル ッ ク アサイ ド バ ッ フ ァ Low レ ジ ス タ (TLBLO)
MMU の UTLB (Unified Translation Look-Aside Buffer) エン ト リ へのア ク セス に使用し ま す。
MicroBlaze では、C_USE_MMU コ ン フ ィ ギュ レ ーショ ン オプショ ン で制御し ま す。 C_USE_MMU
が 1 よ り 大 き く 、 C_AREA_OPTIMIZED が 0 に設定 さ れてい る 場合にのみ イ ンプ リ メ ン ト さ れま
す。 MFS お よび MTS 命令で TLBLO にア ク セ スす る場合、Sa = 0x1003 で指定 し ます。 TLBLO の
読み出 し ま たは書 き 込みでは、TLBX レ ジ ス タ で イ ンデ ッ ク ス を付け ら れた UTLB エン ト リ がア ク
セ ス さ れます。
こ の レ ジ ス タ の読み出 し は、 メ モ リ 管理用の特殊な レ ジ ス タ のパ ラ メ ー タ、
C_MMU_TLB_ACCESS の設定に従い ます。
UTLB は、 ビ ッ ト ス ト リ ームがダ ウ ン ロ ー ド さ れ る と リ セ ッ ト さ れます。 リ セ ッ ト 値はすべての
TLBLO エン ト リ で 0x00000000 です。
メ モ : UTLB は、 外部 リ セ ッ ト 入力 Reset お よ び Debug_Rst では リ セ ッ ト さ れません。
図 1-12 に TLBLO レ ジ ス タ を、 表 1-18 に ビ ッ ト の説明お よ び リ セ ッ ト 値を示 し ます。
0
22 23 24
28 29 30 31
↑
↑ ↑
↑
RPN
EX WR
ZSEL
↑ ↑ ↑ ↑
W
I
M G
図 1-12 : TLBLO
表 1-18 : 変換ル ッ ク アサイ ド バ ッ フ ァ Low レ ジ ス タ (TLBLO)
ビッ ト
0:21
名前
RPN
説明
実 (物理) ページ番号
リセッ ト値
0x000000
TLB ヒ ッ ト が発生す る と 、 こ の フ ィ ール ド が TLB エン
ト リ か ら 読み出 さ れ、 物理ア ド レ ス の作成に使用 さ れま
す。 SIZE フ ィ ール ド の値に よ っ ては RPN ビ ッ ト の一部
は物理ア ド レ ス には使用 さ れないため、 ソ フ ト ウ ェ アで
こ の フ ィ ール ド の未使用ビ ッ ト を 0 にする 必要があ り ま
す。
C_USE_MMU=3 の場合のみ
読み出 し /書 き 込み
22
EX
実行フ ァ イ ル
0
1 に設定す る と ページに実行 コ ー ド が含まれ、 命令は
ページ よ り フ ェ ッ チで き ます。 0 の場合は、 命令はページ
か ら フ ェ ッ チで き ません。 EX ビ ッ ト が 0 のページか ら 命
令を フ ェ ッ チす る と 、 命令格納例外が発生 し ます。
読み出 し /書 き 込み
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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39
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
表 1-18 : 変換ル ッ ク アサイ ド バ ッ フ ァ Low レ ジ ス タ (TLBLO) (続き )
ビッ ト
23
名前
WR
説明
リセッ ト値
0
書 き込み可能
1 に設定す る と ページは書 き込み可能で、 格納命令を使
用 し てページ内のア ド レ ス ににデー タ を格納で き ます。
0 の場合は、 ページは読み出 し のみで、 書 き込みで き ま
せん。 WR ビ ッ ト が 0 のページにデー タ を格納す る と 、
デー タ 格納例外が発生 し ます。
読み出 し /書 き 込み
24:27
ZSEL
0x0
ゾーン選択
ゾーン保護レ ジ ス タ (ZPR) の 16 個のゾーン フ ィ ール ド
(Z0 ～ Z15) か ら 1 個を選択 し ます。
ZSEL が 0x5 の場合は、 ゾーン フ ィ ール ド Z5 が選択 さ
れます。 選択 さ れた ZPR フ ィ ール ド は、TLB エン ト リ の
EX フ ィ ール ド お よ び WR フ ィ ール ド で指定 さ れた ア ク
セ ス保護の変更に使用 さ れます。 ま た、 TLB エン ト リ の
V (有効) フ ィ ール ド を無効に し 、 ページがア ク セ ス さ れ
ない よ う に し ます。
読み出 し /書 き 込み
28
W
1
ラ イ ト スルー
パ ラ メ ー タ C_DCACHE_USE_WRITEBACK が 1 に設定 さ れ
てい る場合、 こ の ビ ッ ト はキ ャ ッ シ ュ ポ リ シーを制御 し
ます。 ラ イ ト スルーは 1 に設定 さ れてい る 場合に選択 さ
れ、 それ以外の場合は ラ イ ト バ ッ ク が選択 さ れます。
C_DCACHE_USE_WRITEBACK が 0 に ク リ ア さ れない限
り 、 こ の ビ ッ ト は 1 に固定 さ れていて、 ラ イ ト スルーが
常に使用 さ れます。
読み出 し /書 き 込み
29
I
0
キ ャ ッ シ ュ の抑止
1 に設定 さ れ る と 、 ページへのア ク セ ス はキ ャ ッ シ ュ さ
れません。
0 の場合は、 ページへのア ク セ スはキ ャ ッ シ ュ可能です。
読み出 し /書 き 込み
40
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
レジス タ
表 1-18 : 変換ル ッ ク アサイ ド バ ッ フ ァ Low レ ジ ス タ (TLBLO) (続き )
ビッ ト
30
名前
M
説明
リセッ ト値
0
メ モ リ コ ヒ ーレ ン ト
メ モ リ の コ ヒ ーレ ン スは MicroBlaze では イ ンプ リ メ ン
ト さ れないため、 こ の ビ ッ ト は 0 に固定 さ れてい ます。
読み出 し のみ
31
G
0
保護
ビ ッ ト が 1 に設定 さ れ る と 、 メ モ リ は保護 さ れ、 論理的
なページ ア ク セ スは許可 さ れません。
0 の場合は、 論理的なページ ア ク セ ス が許可 さ れます。
G 属性は、 メ モ リ マ ッ プ さ れた I/O デバ イ ス が不適切な
命令か ら ア ク セ ス さ れない よ う に保護 し ます。
読み出 し /書 き 込み
変換ル ッ ク アサイ ド バ ッ フ ァ High レ ジ ス タ (TLBHI)
MMU の UTLB (Unified Translation Look-Aside Buffer) エン ト リ へのアク セス に使用し ま す。
MicroBlaze では、C_USE_MMU コ ン フ ィ ギュ レ ーショ ン オプショ ン で制御し ま す。 C_USE_MMU
が 1 よ り 大 き く 、 C_AREA_OPTIMIZED が 0 に設定 さ れてい る 場合にのみ イ ンプ リ メ ン ト さ れま
す。 MFS お よ び MTS 命令で TLBHI にア ク セ スす る場合、 Sa = 0x1004 で指定 し ます。 TLBHI の
読み出 し ま たは書 き 込みでは、TLBX レ ジ ス タ で イ ンデ ッ ク ス を付け ら れた UTLB エン ト リ がア ク
セ ス さ れます。 こ の レ ジ ス タ の読み出 し は、メ モ リ 管理用の特殊な レ ジ ス タ のパ ラ メ ー タ 、C_MMU
_TLB_ACCESS の設定に従い ます。
ま た、 TLB エン ト リ へのア ク セ ス に も 使用 さ れます。
•
書 き 込みでは、 PID の値が TLB エン ト リ の TID フ ィ ール ド に格納 さ れます。
•
読み出 し て、 MSR[UM] が設定 さ れていない場合は、 TID フ ィ ール ド の値が PID に格納 さ れ
ます。
UTLB は、 ビ ッ ト ス ト リ ームがダ ウ ン ロ ー ド さ れ る と リ セ ッ ト さ れます。 リ セ ッ ト 値はすべての
TLBHI エン ト リ で 0x00000000 です。
メ モ : UTLB は、 外部 リ セ ッ ト 入力 Reset お よ び Debug_Rst では リ セ ッ ト さ れません。
図 1-13 に TLBHI レ ジ ス タ を、 表 1-19 に ビ ッ ト の説明お よ び リ セ ッ ト 値を示 し ます。
0
22
25 26 27 28
↑
↑
TAG
SIZE
↑ ↑ ↑
V
E U0
31
↑
予約済み
図 1-13 : TLBHI
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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41
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
表 1-19 : 変換ル ッ ク アサイ ド バ ッ フ ァ High レ ジ ス タ (TLBHI)
ビッ ト
0:21
名前
TAG
説明
リセッ ト値
0x000000
TLB エン ト リ タ グ
仮想 メ モ リ ア ド レ ス のページ番号部分 と 比較 さ れます。
比較は SIZE フ ィ ール ド で制御 さ れます。
読み出 し /書 き 込み
22:24
SIZE
000
サイズ
ページ サ イ ズ を指定 し ます。 TAG フ ィ ール ド と 仮想 メ
モ リ ア ド レ ス のページ番号部分の比較で使用 さ れ る ビ ッ
ト の範囲を制御 し ます。 こ の フ ィ ール ド で定義 さ れ る
ページ サ イ ズは表 1-34 を参照 し て く だ さ い。
読み出 し /書 き 込み
25
V
0
有効
1 に設定 さ れた場合、 TLB エン ト リ は有効で、 ページ
変換エン ト リ を含んでい ます。
0 の場合は、 TLB エン ト リ は無効です。
読み出 し /書 き 込み
26
E
0
エンデ ィ ア ン
MicroBlaze のページへのア ク セ スは常に ビ ッ グ エン
デ ィ ア ン形式であ る ため、 こ の ビ ッ ト は 0 に固定 さ れて
い ます。
読み出 し のみ
27
U0
0
ユーザー定義
MicroBlaze にはユーザー定義の格納属性がないため、
こ の ビ ッ ト は 0 に固定 さ れてい ます。
読み出 し のみ
28:31
42
予約済み
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
レジス タ
変換ル ッ ク アサイ ド バ ッ フ ァ イ ンデ ッ ク ス レ ジ ス タ (TLBX)
TLBLO お よ び TLBHI レ ジ ス タ にア ク セ スす る場合に、 UTLB (Unified Translation Look-Aside
Buffer) への イ ンデ ッ ク ス と し て使用 し ます。 MicroBlaze では、 C_USE_MMU コ ン フ ィ ギ ュ レー
シ ョ ン オプシ ョ ンで制御 し ます。 C_USE_MMU が 1 よ り 大き く 、 C_AREA_OPTIMIZED が 0 に
設定 さ れてい る 場合にのみ イ ンプ リ メ ン ト さ れます。 MFS お よ び MTS 命令で TLBX にア ク セ ス
す る 場合、 Sa = 0x1002 で指定 し ます。 図 1-14 に TLBX レ ジ ス タ を、 表 1-20 に ビ ッ ト の説明お よ
び リ セ ッ ト 値を示 し ます。
0
26
↑
MISS
31
↑
↑
予約済み
INDEX
図 1-14 : TLBX
表 1-20 : 変換ル ッ ク アサイ ド バ ッ フ ァ イ ンデ ッ ク ス レ ジ ス タ (TLBX)
ビッ ト
0
名前
MISS
説明
TLB ミ ス
リセッ ト値
0
TLBSX レ ジ ス タ が、 TLB エン ト リ に含まれた仮想ア ド
レ ス を使用 し て書き 込まれ る と 、 0 にな り ます。
仮想ア ド レ ス が TLB エン ト リ に含まれない場合は 1 に
な り ます。 TLBX レ ジ ス タ 自身が書 き 込まれた場合 も 0
にな り ます。
読み出 し のみ
メ モ リ 管理用の特殊レ ジ ス タ のパ ラ メ ー タ
C_MMU_TLB_ACCESS > 0 の場合に読み出す こ と が
で き ます。
1:25
予約済み
26:31
INDEX
TLB イ ンデ ッ ク ス
000000
TLBLO お よ び TLBHI レ ジ ス タ がア ク セ スす る TLB エ
ン ト リ の イ ンデ ッ ク ス に使用 さ れます。 TLBSX レ ジ ス
タ が、 対応する TLB エン ト リ に含まれた仮想ア ド レ ス
を使用 し て書き 込まれ る と 、 こ の フ ィ ール ド は TLB イ
ンデ ッ ク ス でア ッ プデー ト さ れます。
読み出 し /書き 込み
メ モ リ 管理用の特殊レ ジ ス タ のパ ラ メ ー タ が
C_MMU_TLB_ACCESS > 0 の場合に読み出 し お よ び
書き 込みがで き ます。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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43
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
変換ル ッ ク アサイ ド バ ッ フ ァ 検索イ ンデ ッ ク ス レ ジ ス タ (TLBSX)
UTLB (Unified Translation Look-Aside Buffer ) での仮想ページ番号の検索に使用し ま す。
MicroBlaze では、C_USE_MMU コ ン フ ィ ギュ レ ーショ ン オプショ ン で制御し ま す。 C_USE_MMU
が 1 よ り 大 き く 、 C_AREA_OPTIMIZED が 0 に設定 さ れてい る 場合にのみ イ ンプ リ メ ン ト さ れま
す。 TLBSX を MTS 命令で書 き込む場合、Sa = 0x1005 で指定 し ます。 図 1-15 に TLBSX レ ジ ス タ
を、 表 1-21 に ビ ッ ト の説明お よ び リ セ ッ ト 値を示 し ます。
0
22
31
↑
↑
VPN
予約済み
図 1-15 : TLBSX
表 1-21 : 変換ル ッ ク アサイ ド バ ッ フ ァ イ ンデ ッ ク ス検索レ ジ ス タ (TLBSX)
ビッ ト
0:21
名前
VPN
説明
リセッ ト値
仮想ページ番号
仮想 メ モ リ ア ド レ ス のページ番号部分を表 し 、 仮想 メ
モ リ ア ド レ ス のページ番号部分 と 比較 さ れます。 比較
は、 V ビ ッ ト が 1 に設定 さ れてい る 各 TLB エン ト リ の
SIZE フ ィ ール ド で制御 さ れます。
仮想ページ番号が検出 さ れた場合は、 TLBX レ ジ ス タ
は TLB エン ト リ の イ ンデ ッ ク ス を使用 し て書 き 込まれ、
TLBX の MISS ビ ッ ト は 0 にな り ます。 TLB エン ト リ で
仮想ページ番号が検出 さ れない場合は、 TLBX レ ジ ス
タ の MISS ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。
書き 込みのみ
22:31
44
予約済み
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
レジス タ
プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ (PVR)
プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ は、C_PVR コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン オプシ ョ ンに よ り 制御 さ れま
す。
•
C_PVR を 0 に設定す る と PVR は イ ンプ リ メ ン ト さ れず、 MSR[PVR]=0 にな り ます。
•
1 に設定する と 最初の レ ジ ス タ PVR0 のみが イ ンプ リ メ ン ト さ れ、 2 に設定す る と PVR0 ～
PVR11 の 12 個の PVR レ ジ ス タ すべてが イ ンプ リ メ ン ト さ れます。
PVR を MFS 命令で読み出す場合、 Sa = 0x200x で指定 し ます。 x は 0x0 ～ 0xB の レ ジ ス タ 番号で
指定 し ます。
表 1-22 ～ 表 1-33 に、 ビ ッ ト の説明お よ び値を示 し ます。
表 1-22 : プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ 0 (PVR0)
ビッ ト
名前
説明
値
0
CFG
PVR の イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン :
0 = 基本、 1 = フル
C_PVR の値に依存
1
BS
バ レル シ フ タ の使用
C_USE_BARREL
2
DIV
除算器の使用
C_USE_DIV
3
MUL
ハー ド ウ ェ ア乗算器の使用
C_USE_HW_MUL > 0
4
FPU
FPU の使用
C_USE_FPU > 0
5
EXC
例外の使用
6
ICU
命令キ ャ ッ シ ュ の使用
C_USE_ICACHE
7
DCU
デー タ キ ャ ッ シ ュ の使用
C_USE_DCACHE
8
MMU
MMU の使用
C_USE_MMU > 0
9:15
予約済み
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
C_*_EXCEPTION の値に依存
ま た、 C_USE_MMU > 0 の場合
0
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45
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
表 1-22 : プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ 0 (PVR0) (続き )
ビッ ト
16:23
名前
MBV
説明
値
MicroBlaze リ リ ース バージ ョ ン
各 リ リ ース固有
コー ド
0x1 = v5.00.a
0x2 = v5.00.b
0x3 = v5.00.c
0x4 = v6.00.a
0x6 = v6.00.b
0x5 = v7.00.a
0x7 = v7.00.b
0x8 = v7.10.a
0x9 = v7.10.b
0xA = v7.10.c
0xB = v7.10.d
0xC = v7.20.a
0xD = v7.20.b
0xE = v7.20.c
0xF = v7.20.d
24:31
USR1
C_PVR_USER1
ユーザー コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ
ン値 1
表 1-23 : プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ 1 (PVR1)
ビッ ト
0:31
名前
USR2
説明
値
C_PVR_USER2
ユーザー コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ
ン値 2
表 1-24 : プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ 2 (PVR2)
ビッ ト
46
名前
説明
値
0
DOPB
使用中のデー タ 側 OPB
C_D_OPB
1
DLMB
使用中のデー タ 側 LMB
C_D_LMB
2
IOPB
使用中の命令側 OPB
C_I_OPB
3
ILMB
使用中の命令側 LMB
C_I_LMB
4
IRQEDGE
エ ッ ジで ト リ ガ さ れ る 割 り 込み
C_INTERRUPT_IS_EDGE
5
IRQPOS
立ち上が り エ ッ ジへの割 り 込み
C_EDGE_IS_POSITIVE
6
DPLB
使用中のデー タ 側 PLB
C_D_PLB
japan.xilinx.com
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
レジス タ
表 1-24 : プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ 2 (PVR2) (続き )
ビッ ト
名前
説明
値
7
IPLB
使用中の命令側 PLB
C_I_PLB
8
INTERCON
PLB イ ン タ ー コ ネ ク ト の使用
C_INTERCONNECT
9:11
予約済み
12
FSL
拡張 FSL 命令の使用
C_USE_EXTENDED_FSL_INSTR
13
FSLEXC
FSL 制御ビ ッ ト 不一致に よ る例
C_FSL_EXCEPTION
外の生成
14
MSR
MSRSET 命令お よ び MSRCLR
C_USE_MSR_INSTR
命令の使用
15
PCMP
パ タ ーン比較命令の使用
C_USE_PCMP_INSTR
16
AREA
低い命令スループ ッ ト でエ リ ア
を最適化する ための イ ンプ リ メ
ン テーシ ョ ンの選択
C_AREA_OPTIMIZED
17
BS
バ レル シ フ タ の使用
C_USE_BARREL
18
DIV
除算器の使用
C_USE_DIV
19
MUL
ハー ド ウ ェ ア乗算器の使用
C_USE_HW_MUL > 0
20
FPU
FPU の使用
C_USE_FPU > 0
21
MUL64
64 ビ ッ ト ハー ド ウ ェ ア乗算器
C_USE_HW_MUL = 2
の使用
22
FPU2
浮動小数点変換お よ び平方根命
令の使用
C_USE_FPU = 2
23
IPLBEXC
IPLB エ ラ ーに よ る 例外の生成
C_IPLB_BUS_EXCEPTION
24
DPLBEXC
DPLB エ ラ ーに よ る例外の生成
C_DPLB_BUS_EXCEPTION
25
OP0EXC
不正な op コ ー ド 0x0 に よ る 例
外の生成
C_OPCODE_0x0_ILLEGAL
26
UNEXC
不整列デー タ ア ク セ ス に よ る 例
外の生成
C_UNALIGNED_EXCEPTIONS
27
OPEXC
不正な op コー ド に よ る例外の
生成
C_ILL_OPCODE_EXCEPTION
28
IOPBEXC
IOPB エ ラ ーに よ る例外の生成
C_IOPB_BUS_EXCEPTION
29
DOPBEXC
DOPB エ ラ ーに よ る例外の生成
C_DOPB_BUS_EXCEPTION
30
DIVEXC
0 での除算ま たは除算オーバー
C_DIV_ZERO_EXCEPTION
フ ロ ーに よ る 例外の生成
31
FPUEXC
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
FPU に よ る 例外の生成
japan.xilinx.com
C_FPU_EXCEPTION
47
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
表 1-25 : プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ 3 (PVR3)
ビッ ト
名前
0
DEBUG
1:2
予約済み
3:6
PCBRK
7:9
予約済み
10:12
RDADDR
13:15
予約済み
16:18
WRADDR
19
予約済み
20:24
FSL
25:31
予約済み
説明
値
デバ ッ グ ロ ジ ッ ク の使用
C_DEBUG_ENABLED
PC ブ レー ク ポ イ ン ト の数
C_NUMBER_OF_PC_BRK
読み出 し ア ド レ ス ブ レー ク ポ イ
ン ト の数
C_NUMBER_OF_RD_ADDR_BRK
書き 込みア ド レ ス ブ レー ク ポ イ
ン ト の数
C_NUMBER_OF_WR_ADDR_BRK
FSL の数
C_FSL_LINKS
表 1-26 : プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ 4 (PVR4)
ビッ ト
名前
説明
値
0
ICU
命令キ ャ ッ シ ュ の使用
C_USE_ICACHE
1:5
ICTS
命令キ ャ ッ シ ュ の タ グ サ イ ズ
C_ADDR_TAG_BITS
6
予約済み
7
ICW
命令キ ャ ッ シ ュ の書 き込み許可
C_ALLOW_ICACHE_WR
8:10
ICLL
2 を底 と す る 命令キ ャ ッ シ ュ ラ
log2(C_ICACHE_LINE_LEN)
1
イ ンの長 さ の対数
11:15
ICBS
2 を底 と する 命令キ ャ ッ シ ュ のバ
log2(C_CACHE_BYTE_SIZE)
イ ト サ イ ズの対数
16
IAU
17
予約済み
18
ICI
19:31
予約済み
すべての メ モ リ ア ク セ スへの命
令キ ャ ッ シ ュ の使用
C_ICACHE_ALWAYS_USED
0
命令キ ャ ッ シ ュ XCL プ ロ ト コ ル
C_ICACHE_INTERFACE
0
表 1-27 : プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ 5 (PVR5)
ビッ ト
48
名前
説明
値
0
DCU
デー タ キ ャ ッ シ ュ の使用
C_USE_DCACHE
1:5
DCTS
デー タ キ ャ ッ シ ュ の タ グ サ イ ズ
C_DCACHE_ADDR_TAG
japan.xilinx.com
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
レジス タ
表 1-27 : プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ 5 (PVR5) (続き )
ビッ ト
名前
説明
値
6
予約済み
1
7
DCW
デー タ キ ャ ッ シ ュ の書 き込みを
許可
C_ALLOW_DCACHE_WR
8:10
DCLL
2 を底 と す る デー タ キ ャ ッ シ ュ
log2(C_DCACHE_LINE_LEN)
ラ イ ンの長 さ の対数
11:15
DCBS
2 を底 と す る デー タ キ ャ ッ シ ュ
log2(C_DCACHE_BYTE_SIZE)
のバ イ ト サ イ ズの対数
16
DAU
すべての メ モ リ ア ク セ スへの
デー タ キ ャ ッ シ ュ の使用
C_DCACHE_ALWAYS_USED
17
DWB
デー タ キ ャ ッ シ ュ ポ リ シーは
ラ イ ト バッ ク
C_DCACHE_USE_WRITEBACK
18
DCI
デー タ キ ャ ッ シ ュ XCL プ ロ ト
コル
C_DCACHE_INTERFACE
19:31
予約済み
0
表 1-28 : プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ 6 (PVR6)
ビッ ト
0:31
名前
ICBA
説明
命令キ ャ ッ シ ュ のベース ア ド レ ス
値
C_ICACHE_BASEADDR
表 1-29 : プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ 7 (PVR7)
ビッ ト
0:31
名前
ICHA
説明
命令キ ャ ッ シ ュ のハ イ ア ド レ ス
値
C_ICACHE_HIGHADDR
表 1-30 : プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ 8 (PVR8)
ビッ ト
0:31
名前
DCBA
説明
デー タ キ ャ ッ シ ュ のベース
アド レス
値
C_DCACHE_BASEADDR
表 1-31 : プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ 9 (PVR9)
ビッ ト
0:31
名前
DCHA
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
説明
デー タ キ ャ ッ シ ュ のハ イ
アド レス
japan.xilinx.com
値
C_DCACHE_HIGHADDR
49
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
表 1-32 : プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ 10 (PVR10)
ビッ ト
0:7
名前
ARCH
説明
タ ーゲ ッ ト アーキ テ ク チ ャ :
値
パ ラ メ ー タ C_FAMILY に よ り 定義
0x6 :
Spartan®-3、 XA Spartan-3
0x7 :
Virtex-4、
QPro Virtex-4 Hi Rel
QPro Virtex-4 Rad ト ラ レ ン ト
0x8 :
Virtex-5
0x9 :
Spartan-3E、 XA Spartan-3E
0xA :
Spartan-3A、 XA Spartan-3A
0xB :
Spartan-3AN
0xC :
Spartan-3A DSP
XA Spartan-3A DSP
0xD :
Spartan-6
Virtex-6
8:31
0
予約済み
表 1-33 : プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ 11 (PVR11)
ビッ ト
0:1
名前
MMU
説明
MMU の使用
値
C_USE_MMU
0 : なし
1 : ユーザー モー ド
2 : 保護
3 : 仮想
50
2:4
ITLB
命令シ ャ ド ウ TLB のサ イ ズ
log2(C_MMU_ITLB_SIZE)
5:7
DTLB
デー タ シ ャ ド ウ TLB のサ イ ズ
log2(C_MMU_DTLB_SIZE)
japan.xilinx.com
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
レジス タ
表 1-33 : プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ 11 (PVR11) (続き )
ビッ ト
8:9
名前
TLBACC
説明
TLB レ ジ ス タ のア ク セ ス :
値
C_MMU_TLB_ACCESS
0 : 最小
1 : 読み出 し
2 : 書き 込み
3 : フル ア ク セ ス
10:14
ZONES
メ モ リ 保護ゾーンの数
C_MMU_ZONES
15:16
予約済み
将来の使用に予約
0
17:31
RSTMSR
MSR の リ セ ッ ト 値
C_RESET_MSR
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
japan.xilinx.com
51
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
パイ プ ラ イ ン アーキテ ク チ ャ
MicroBlaze では、 命令の実行にパ イ プ ラ イ ン処理を使用 し ます。 ほ と んど の命令では、 各段を完了
す る のに 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ルかか る ため、 1 つの命令を完了す る のに必要な ク ロ ッ ク サ イ ク ル数
は、 パ イ プ ラ イ ン段数に等 し く 、 サ イ ク ルご と に命令が 1 つ完了 し ます。 実行段に複数の ク ロ ッ ク
サ イ ク ルを要す る 命令 も あ り ますが、 その場合は命令が完了す る ま で後続命令が ス ト ール し ます。
処理速度が低い メ モ リ か ら 実行す る場合、 フ ェ ッ チ段に複数サ イ ク ルかか る こ と があ り ます。 こ の
レ イ テ ン シは、パ イ プ ラ イ ンの効率に直接影響 し ます。MicroBlaze では命令プ リ フ ェ ッ チ バ ッ フ ァ
が イ ンプ リ メ ン ト さ れ、 こ の よ う な レ イ テ ン シの影響が軽減 さ れます。 命令実行段に複数サ イ ク ル
かか る 命令でパ イ プ ラ イ ンが ス ト ール さ れ る場合で も 、プ リ フ ェ ッ チ バ ッ フ ァ に後続命令が読み込
まれます。 パ イ プ ラ イ ンが フ ェ ッ チ段を実行で き る よ う にな る と 、 プ リ フ ェ ッ チ バ ッ フ ァ か ら 新 し
い命令を読み込む こ と がで き る ので、 命令 メ モ リ ア ク セ ス の完了を待つ必要はあ り ません。 命令が
自動変更 コ ー ド な ど で実行中に変更 さ れ る場合、 こ の変更 さ れた命令を実行す る前にプ リ フ ェ ッ チ
バ ッ フ ァ を空に し て、 変更前の命令が含まれていない よ う にす る必要があ り ます。 こ の よ う にす る
には、 BRI 4 な ど の同期分岐命令を使用 し ます。
3 段パイ プ ラ イ ン
C_AREA_OPTIMIZED が 1 に設定 さ れてい る 場合は、 ハー ド ウ ェ アの使用量を最小限に抑え る た
め、 パ イ プ ラ イ ンはフ ェ ッ チ、 デ コ ー ド 、 実行の 3 段に分かれます。
命令 1
サイ ク ル 1
サイ ク ル 2
サイ ク ル 3
フェ ッチ
デコー ド
実行
フェ ッチ
命令 2
命令 3
サイ ク ル 4
サイ ク ル 5
サイ ク ル 6
デコー ド
実行
実行
実行
フェ ッチ
デコー ド
ス ト ール
ス ト ール
サイ ク ル 7
実行
5 段パイ プ ラ イ ン
C_AREA_OPTIMIZED が 0 に設定 さ れてい る 場合は、 最大のパフ ォーマ ン ス を得 る ため、 パ イ プ
ラ イ ンはフ ェ ッ チ (IF)、 デ コ ー ド (OF)、 実行 (EX)、 メ モ リ ア ク セ ス (MEM)、 ラ イ ト バ ッ ク (WB)
の 5 段に分かれます。
命令 1
命令 2
命令 3
サイ ク ル
サイ ク ル
サイ ク ル
サイ ク ル
サイ ク ル
サイ ク ル
サイ ク ル
サイ ク ル
サイ ク ル
1
2
3
4
5
6
7
8
9
IF
OF
EX
MEM
WB
IF
OF
EX
MEM
MEM
MEM
WB
IF
OF
EX
ス ト ール
ス ト ール
MEM
WB
分岐
分岐が実行 さ れ る と 、通常はフ ェ ッ チ段お よ びデ コー ド 段 (プ リ フ ェ ッ チ バ ッ フ ァ も 含む) にあ る 命
令は破棄 さ れ、実行 さ れ る分岐ア ド レ ス か ら 新 し い命令が フ ェ ッ チ パ イ プ ラ イ ン段に読み込まれま
す。 MicroBlaze では分岐の実行に 3 ク ロ ッ ク サ イ ク ルかか り ますが、 その う ち 2 サ イ ク ルがパ イ
プ ラ イ ンの リ フ ィ ルに必要です。 こ のオーバーヘ ッ ド を少 し で も 削減す る ため、 MicroBlaze では遅
延ス ロ ッ ト を使用す る 分岐がサポー ト さ れてい ます。
52
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
パイ プ ラ イ ン アーキテ ク チ ャ
遅延ス ロ ッ ト
遅延ス ロ ッ ト を使用す る 分岐が実行 さ れ る と 、フ ェ ッ チ段階の命令のみが破棄 さ れ、デ コ ー ド 段 (分
岐遅延ス ロ ッ ト ) は完了 さ れます。 こ れに よ り 、 分岐に よ るペナルテ ィ が 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ルか ら
1 ク ロ ッ ク サ イ ク ルに軽減 さ れます。 遅延ス ロ ッ ト を使用する 分岐命令には、 命令ニーモニ ッ ク の
後尾に D を追加 し ます。 た と えば、 BNE 命令 (遅延ス ロ ッ ト な し ) では後続命令は実行 さ れません
が、 BNED 命令では分岐 ロ ケーシ ョ ンに移動す る前に後続命令が実行 さ れます。
遅延ス ロ ッ ト には、 IMM、 分岐、 ま たはブ レー ク 命令を含ま ない よ う に し ます。 割 り 込みお よ び外
部ハー ド ウ ェ アのブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト を使用す る分岐が完了す る ま で保留 さ れます。
不整列ワ ー ド ま たはハーフ ワ ー ド の読み込みお よ び格納な ど、 回復が可能な例外が発生す る可能性
があ る命令は、 遅延ス ロ ッ ト に含め る こ と がで き ます。
遅延ス ロ ッ ト で例外が発生 し た場合、
ESR[DS] ビ ッ ト が設定 さ れ、 例外ハン ド ラ は特殊用途レ ジ ス タ の BTR に格納 さ れてい る 分岐 タ ー
ゲ ッ ト に命令を戻 し ます。 レ ジ ス タ R17 は、 ESR[DS] ビ ッ ト が設定 さ れてい る と 無効にな り 、設定
さ れていなければ、 例外が発生 し た命令の後続のア ド レ ス を含みます。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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53
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
メ モ リ アーキテ ク チ ャ
MicroBlaze の メ モ リ はハーバー ド アーキ テ ク チ ャ 構造であ り 、 命令ア ク セ スお よ びデー タ ア ク セ
ス に別々のア ド レ ス空間が使用 さ れます。 各ア ド レ ス空間は 32 ビ ッ ト の範囲で、 それぞれ 4GB ま
での命令 メ モ リ お よ びデー タ メ モ リ を処理で き ます。命令 メ モ リ お よ びデー タ メ モ リ の範囲は、同
じ 物理 メ モ リ にマ ッ プ し てオーバー ラ ッ プ さ せ る こ と がで き ます。 こ れは、 ソ フ ト ウ ェ アのデバ ッ
グで有益です。
MicroBlaze の命令お よ びデー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス は 32 ビ ッ ト 幅で、 ビ ッ グ エンデ ィ ア ン形式で
す。 デー タ メ モ リ へは、 ワー ド 、 ハーフ ワー ド 、 バ イ ト でア ク セ ス で き ます。
デー タ ア ク セ ス は、プ ロ セ ッ サで不整列の例外がサポー ト さ れてい る 場合を除 き 、 ワー ド ア ク セ ス
は ワ ー ド の境界で、 ハーフ ワ ー ド ア ク セ スはハーフ ワー ド の境界で整列 さ せ る必要があ り ます。 命
令ア ク セ ス は、 すべて ワ ー ド の境界で整列 さ せ る必要があ り ます。
MicroBlaze では、I/O へのデー タ ア ク セ ス と メ モ リ へのデー タ ア ク セ スは分離 さ れず、メ モ リ マ ッ
プ さ れた I/O が使用 さ れます。 メ モ リ ア ク セ ス には、次の 3 つの イ ン タ ーフ ェ イ ス を使用で き ます。
•
ロ ーカル メ モ リ バ ス (LMB)
•
プ ロ セ ッ サ ローカル バ ス (PLB) ま たは オンチ ッ プ ペ リ フ ェ ラ ル バ ス (OPB)
•
ザ イ リ ン ク ス CacheLink (XCL)
LMB メ モ リ ア ド レ ス範囲は、 PLB、 OPB、 ま たは XCL のア ド レ ス範囲 と 重な ら ない よ う にす る必
要があ り ます。
MicroBlaze では、 ローカル メ モ リ (LMB) へのア ク セ スお よ びキ ャ ッ シ ュ の読み出 し の レ イ テ ン
シは 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ルです。 ただ し 、 C_AREA_OPTIMIZED が 1 に設定 さ れてい る 場合の
デー タ 側ア ク セ スお よ びデー タ キ ャ ッ シ ュ の読み出 し は 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ルです。 デー タ キ ャ ッ
シ ュ 書 き 込みレ イ テ ン シは C_DCACHE_USE_WRITEBACK で決ま り ます。
C_DCACHE_USE_WRITEBACK が 1 に設定 さ れてい る 場合、 書き 込みレ イ テ ン シは通常 1 サ イ
ク ルです ( キ ャ ッ シ ュ が メ モ リ にア ク セ スする 必要があ る 場合はレ イ テ ン シはそれ以上 )。
C_DCACHE_USE_WRITEBACK が 0 に ク リ ア さ れてい る 場合、 書き 込みレ イ テ ン シは通常 2 サ
イ ク ルです ( ポ ス テ ッ ド 書き 込みバ ッ フ ァ が フルの場合は、 レ イ テ ン シはそれ以上 )。
MicroBlaze の命令お よ びデー タ キ ャ ッ シ ュ では、 4 ワー ド ま たは 8 ワー ド のキ ャ ッ シ ュ ラ イ ン を
使用で き ます。 キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン を長 く する 場合はバ イ ト 長 も 増やす と 、通常シーケ ン シ ャ ル ア ク
セ ス パ タ ーンの ソ フ ト ウ ェ アのパフ ォーマン ス が向上 し ます。 ラ ン ダ ム ア ク セ ス パ タ ーンの ソ フ
ト ウ ェ アでは、キ ャ ッ シ ュ サ イ ズに よ っ てはパフ ォーマン ス が低下す る こ と があ り ます。 こ れは、使
用可能なキ ャ ッ シ ュ ラ イ ンが少な く な り 、 キ ャ ッ シ ュ の ヒ ッ ト 率が下が る ためです。
各 メ モ リ イ ン ターフ ェ イ ス の詳細は、第 2 章 「MicroBlaze の信号 イ ン タ ーフ ェ イ ス」 を参照 し て く
だ さ い。
54
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
特権命令
特権命令
次の命令は、 特権命令です。
•
GET、 PUT、 NGET、 NPUT、 CGET、 CPUT、 NCGET、 NCPUT
•
WIC、 WDC
•
MTS
•
MSRCLR、 MSRSET (C ビ ッ ト のみが影響を受け る場合を除 く )
•
BRK
•
RTID、 RTBD、 RTED
•
BRKI (物理ア ド レ ス 0x8 ま たは 0x18 にジ ャ ンプする 場合を除 く )
ユーザー モー ド で こ れ ら の命令を使用す る と 、 特権命令例外が発生 し ます。
次のいずれかでユーザー モー ド お よび仮想モー ド か ら 特権モー ド に切 り 替わ り ます。
1. ハー ド ウ ェ ア生成 さ れた リ セ ッ ト (デバ ッ グ リ セ ッ ト を含む)
2. ハー ド ウ ェ ア例外
3. マ ス ク 不可のブ レー ク ま たはハー ド ウ ェ ア ブ レー ク
4. 割 り 込み
5. 命令 「BRALID Re, 0x8」 を実行 し 、 ユーザー ベ ク タ 例外を発生 さ せ る
6. ソ フ ト ウ ェ ア ブ レー ク 命令 BRKI を実行 し 、 物理ア ド レ ス 0x8 ま たは 0x18 にジ ャ ンプす る
ハー ド ウ ェ ア生成 さ れた リ セ ッ ト 以外では、 ユーザー
モー ド お よ び仮想モー ド の ス テー タ ス は、
MSR の UMS ビ ッ ト お よ び VMS ビ ッ ト に保存 さ れます。
アプ リ ケーシ ョ ン (ユーザー モー ド ) プ ロ グ ラ ムでは、 BRALID 命令ま たは BRKI 命令を使用 し て
物理ア ド レ ス 0x8 にジ ャ ンプ し 、制御を シ ス テ ム サービ ス ルーチン (特権モー ド プ ロ グ ラ ム ) に転
送 し ます。 こ の命令を実行す る と 、 シ ス テ ム呼び出 し 例外が発生 し ます。 例外ハン ド ラ で、 ど のシ ス
テ ム サービ ス ルーチン を呼び出すかお よ び呼び出 し 側のアプ リ ケーシ ョ ンにそのサービ ス を呼び
出す権限があ る かが確認 さ れます。 権限があ る場合は、 アプ リ ケーシ ョ ン プ ロ グ ラ ムに代わ り 、 例
外ハン ド ラ でシ ス テ ム サービ ス ルーチンへのプ ロ シージ ャ 呼び出 し が実行 さ れます。
シ ス テ ム サービ ス ルーチンに必要な実行環境の設定には、 プ ロ ロ ーグ命令を実行す る必要があ り
ます。 こ れ ら の命令を実行す る と 通常、 プ ロ シージ ャ の情報 ( ア ク テ ィ ブ化の記録) を保持す る ス ト
レージのブ ロ ッ ク が作成 さ れ、ポ イ ン タ がア ッ プデー ト お よ び初期化 さ れ、 シ ス テ ム サービ ス ルー
チンで使用 さ れ る 揮発性レ ジ ス タ が保存 さ れます。 プ ロ ロ ーグ コー ド は実行モジ ュール作成時に リ
ン カに よ っ て挿入で き ます。シ ス テ ム呼び出 し 割 り 込みハン ド ラ ま たはシ ス テ ム ラ イ ブ ラ リ ルーチ
ンの ど ち ら かに、 ス タ ブ コ ー ド と し て含め る こ と も で き ます。
シ ス テ ムサービ ス ルーチンか ら 戻 る と 、 上記の手順で実行 さ れた内容が無効にな り ます。 エ ピ ロ ー
グ コ ー ド を実行す る と 、 ア ク テ ィ ブ化の記録が巻 き 戻 し お よ び解放 さ れ、、 ポ イ ン タ が復元 さ れ、揮
発性レ ジ ス タ が復元 さ れます。 割 り 込みハン ド ラ では、 例外命令 (RTED) か ら アプ リ ケーシ ョ ンへ
の戻 り が実行 さ れます。
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
仮想 メ モ リ 管理
MicroBlaze で実行 さ れ る プ ロ グ ラ ムでは、有効ア ド レ ス を使用 し て 4GB の フ ラ ッ ト ア ド レ ス空間
にア ク セ ス し ます。 プ ロ セ ッ サでは、 変換モー ド に応 じ て次の方法で こ のア ド レ ス空間に割 り 込み
ます。
•
実モー ド : 有効なア ド レ ス を使用 し て物理 メ モ リ に直接ア ク セ ス
•
仮想モー ド : 有効なア ド レ スは、 プ ロ セ ッ サの仮想 メ モ リ 管理ハー ド ウ ェ アに よ り 物理ア ド レ
ス に変換 さ れ る
仮想 メ モ リ モー ド では、シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アでプ ロ グ ラ ムお よ びデー タ を物理ア ド レ ス空間の ど
の位置にで も 再配置で き ます。 ア ク テ ィ ブなプ ロ グ ラ ムお よ びデー タ に領域が必要な場合は、 シ ス
テ ム ソ フ ト ウ ェ アでア ク テ ィ ブでないプ ロ グ ラ ムお よびデー タ を物理 メ モ リ か ら 移動 し ます。
再配置す る と 、 シ ス テ ムが実際に イ ンプ リ メ ン ト す る よ り も 多 く の メ モ リ を プ ロ グ ラ ムで使用で き
る よ う にな り 、 シ ス テ ムの物理 メ モ リ の制限がな く な り ます。 ま た、 ど の物理 メ モ リ ア ド レ ス がほ
かの ソ フ ト ウ ェ ア プ ロ セ スやハー ド ウ ェ ア デバ イ ス に割 り 当て ら れてい る かを知 る 必要 も な く な
り ます。 プ ロ グ ラ ムで使用で き る ア ド レ スは、 プ ロ セ ッ サで物理ア ド レ ス に変換 さ れます。
仮想モー ド では、メ モ リ 保護を詳細に制御で き ます。 1KB 程度の小 さ な メ モ リ ブ ロ ッ ク で も 個別に
不正ア ク セ ス か ら 保護で き ます。 保護お よ び再配置の機能に よ り 、 シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アでマルチ
タ ス ク がサポー ト さ れます。 マルチ タ ス ク では、 複数のプ ロ グ ラ ムが同時に実行 さ れます。
MicroBlaze では、 仮想モー ド は MMU (Memory Management Unit) に よ り イ ンプ リ メ ン ト さ れま
す。MMU は C_USE_MMU が 3 お よび C_AREA_OPTIMIZED が 0 に設定 さ れてい る 場合に有効
です。 MMU では、有効ア ド レ ス か ら 物理ア ド レ スへの対応付けが制御 さ れ、メ モ リ 保護がサポー ト
さ れます。 こ れ ら の機能を使用す る と 、 仮想 メ モ リ のデマン ド ページ ン グお よ びその他の メ モ リ 管
理ス キーマ を シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アで イ ンプ リ メ ン ト で き る よ う にな り ます。
MicroBlaze の MMU イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ンは、 PowerPC™ 405 に基づいてい ます。 詳細は、
『PowerPC Processor Reference Guide』 を参照 し て く だ さ い。
MMU の機能の概要は次の と お り です。
•
有効ア ド レ ス を物理ア ド レ スへ変換
•
ア ド レ ス変換中の、 ページ レベルでのア ク セ ス の制御
•
ゾーン を使用 し た、 仮想モー ド に よ る保護制御
•
命令ア ド レ スお よ びデー タ ア ド レ ス変換お よび保護の個別の制御
•
1KB、 4KB、 16KB、 64KB、 256KB、 1MB、 4MB、 お よ び 16MB の 8 と お り のページ サ イ ズ
のサポー ト 。 シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アでは、 ど のページ サ イ ズの組み合わせ も 使用可能です。
•
ソ フ ト ウ ェ アに よ る ページ置 き 換えの制御
実モー ド
プ ロ セ ッ サは、 命令を フ ェ ッ チす る場合お よ び読み込みま たは格納命令でデー タ にア ク セ スす る場
合に メ モ リ を参照 し ます。 プ ロ グ ラ ムでは、プ ロ セ ッ サ よ り 算出 さ れた 32 ビ ッ ト の有効ア ド レ ス を
使用 し て メ モ リ 位置を参照 し ます。 実モー ド が イ ネーブルの場合は、 物理ア ド レ スは有効ア ド レ ス
に等 し く 、プ ロ セ ッ サで物理 メ モ リ へのア ク セ ス に使用 さ れます。 プ ロ セ ッ サは、 リ セ ッ ト さ れ る と
実モー ド で動作 し ます。 実モー ド は、 MSR の VM ビ ッ ト を 0 に し て も 、 イ ネーブルにな り ます。
物理 メ モ リ デー タ ア ク セ ス (読み込みお よ び格納) は、 有効ア ド レ ス を使用 し て実モー ド で実行 さ
れます。 実モー ド では、 シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アで仮想ア ド レ ス変換を使用で き ませんが、 メ モ リ ア
ク セ ス の完全な保護は、C_USE_MMU > 1 お よ び C_AREA_OPTIMIZED = 0 の場合に イ ンプ リ メ
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仮想 メ モ リ 管理
ン ト さ れます。 実モー ド の メ モ リ 管理の イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ンは、仮想モー ド よ り も 容易です。 単
純なエンベデ ッ ド 環境で、 ア ク セ ス保護が必要で仮想ア ド レ ス変換が必要でない場合は、 実モー ド
の使用が適 し ています。
仮想モー ド
仮想モー ド では、図 1-16 に示 さ れ る 手順で、プ ロ セ ッ サで有効ア ド レ ス が物理ア ド レ ス に変換 さ れ
ます。 仮想モー ド は、 MSR の VM ビ ッ ト を 1 に し て も 、 イ ネーブルにな り ます。
0
24
31
Process ID Register
PID
0
n
Effective Page Number
0
8
PID
31
32-Bit Effective Address
Offset
n+8
Effective Page Number
39
40-Bit Virtual Address
Offset
Translation Look-Aside
Buffer (TLB) Look-Up
0
n
Real Page Number
31
Offset
32-Bit Physical Address
UG011_37_021302
図 1-16 : 仮想モー ド のア ド レ ス変換
図 1-16 の各ア ド レ ス には、ページ番号フ ィ ール ド お よ びオ フ セ ッ ト フ ィ ール ド が含まれてい ます。
ページ番号は、MMU で変換 さ れた ア ド レ ス の一部です。 オ フ セ ッ ト は ページへのバ イ ト オ フ セ ッ
ト で、MMU で変換 さ れた も のではあ り ません。 仮想ア ド レ スは、PID レ ジ ス タ に含まれ る プ ロ セ ス
ID (PID) と い う フ ィ ール ド で構成 さ れてい ます (37 ページの 「プ ロ セ ス識別レ ジ ス タ (PID)」 を参
照)。 PID と 有効ページ番号 (EPN) を組み合わせて、仮想ページ番号 (VPN) と 呼びます。 こ の値は、
表 1-34 に示す よ う に、 ページ サ イ ズで決ま り ます。
シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アでは、 各仮想ページ を物理ページに変換す る際に使用 さ れ る エン ト リ を含
む、 ページ変換テーブルが維持 さ れます。 ページ変換エン ト リ に よ っ て定義 さ れ るページ サ イ ズに
よ り 、 ページ番号フ ィ ール ド お よ びオ フ セ ッ ト フ ィ ール ド のサ イ ズが決ま り ます。 ページサ イ ズが
4KB の場合、 ページ番号フ ィ ール ド は 20 ビ ッ ト 、 オ フ セ ッ ト フ ィ ール ド は 12 ビ ッ ト にな り ます。
こ の場合、 VPN は 28 ビ ッ ト にな り ます。
最 も 頻繁に使用 さ れ る ページ変換は、TLB (Translation Look-Aside Buffer) に格納 さ れます。 仮想ア
ド レ ス の変換時に MMU で、一致す る VPN (PID お よ び EPN) のページ変換エン ト リ が確認 さ れま
す。 表のエン ト リ すべてではな く 、プ ロ セ ッ サ TLB に含まれ る エン ト リ のみが確認 さ れます。 VPN
が一致す る ページ変換エン ト リ が検出 さ れ る と 、 対応す る物理ページ番号がエン ト リ か ら 読み出 さ
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
れ、オ フ セ ッ ト と 組み合わせて 32 ビ ッ ト 物理ア ド レ ス が構成 さ れます。 プ ロ セ ッ サでは こ の物理ア
ド レ ス を使用 し て、 メ モ リ を参照 し ます。
シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アでは PID を使用 し て、プ ロ セ ッ サで実行 さ れてい る ソ フ ト ウ ェ ア プ ロ セ ス (
タ ス ク 、 サブルーチン、 ス レ ッ ド ) を識別 し ます。 個別に コ ンパ イ ル さ れた複数のプ ロ セ ッ サが、 重
な っ た有効ア ド レ ス領域で動作す る こ と があ り ますが、 マルチ タ ス ク がサポー ト さ れてい る 場合は
シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アで領域が重な ら ない よ う にす る必要があ り ます。 各プ ロ セ ス に PID を割 り
当て る と 、 シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アで各プ ロ セ ス を、 仮想ア ド レ ス空間が重な ら ない領域に再配置で
き る よ う にな り ます。 仮想ア ド レ ス空間を対応付け る と 、 各プ ロ セ ス を個別に物理ア ド レ ス空間に
変換で き る よ う にな り ます。
ページ変換テーブル
ページ変換テーブルは ソ フ ト ウ ェ アで定義お よ び管理 さ れたデー タ 構造で、 ページ変換に必要な情
報を含んでいます。 ソ フ ト ウ ェ アで管理 さ れ るページ変換の要件は、エンベデ ッ ド シ ス テ ム アプ リ
ケーシ ョ ンが タ ーゲ ッ ト と す る アーキ テ ク チ ャ の ト レー ド オ フ を表 し ます。 エンベデ ッ ド シ ス テ ム
では動作環境が厳密に制御 さ れ、 アプ リ ケーシ ョ ン ソ フ ト ウ ェ アのセ ッ ト が詳細に定義 さ れてい ま
す。 こ の環境では、 次の方法で仮想 メ モ リ 管理が各エンベデ ッ ド シ ス テ ム用に最適化 さ れます。
•
ページ変換テーブルは、 ページ変換エン ト リ の検索効率が上が る よ う に構成す る こ と がで き ま
す。 ほ と ん ど の汎用プ ロ セ ッ サでは、 イ ンデ ッ ク ス付 き の表 (単純な検索方法、 表サ イ ズ大) ま
たはハ ッ シ ュ テーブル (複雑な検索方法、 表サ イ ズ小) のいずれかが イ ンプ リ メ ン ト さ れます。
ソ フ ト ウ ェ アでの検索では、 エンベデ ッ ド シ ス テ ムに適 し た構成を組み合わせて使用で き ま
す。 ページ テーブルのサ イ ズ と ア ク セ ス時間はど ち ら も 最適化可能です。
•
アプ リ ケーシ ョ ン モジ ュール、 デバ イ ス ド ラ イ バ、 シ ス テ ム サービ ス ルーチン、 お よ びデー
タ に個別のページ サ イ ズ を使用で き ます。 個別のページ サ イ ズ を使用す る と メ モ リ の フ ラ グ
メ ン テーシ ョ ンが削減 さ れ、 シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アで メ モ リ が効率的に使用 さ れます。 サ イ ズ
の大 き なデー タ 構造を 16MB のページに、小型の I/O デバ イ ス ド ラ イ バを 1KB のページに割
り 当て る と い う よ う な例が考え ら れます。
•
ページの置 き 換えは、 ページ変換の ミ ス を最小限に抑え る よ う に調整で き ます。 次に説明す る
よ う に、 最 も 頻繁に使用 さ れ るページ変換は、 TLB (Translation Look-Aside Buffer) に格納 さ
れます。 ど の変換を TLB に格納 し 、新 し い変換が必要にな っ た場合に ど の変換を置 き換え る か
は、 ソ フ ト ウ ェ アで決定 さ れます。 置 き換え手法は、 ページ変換エン ト リ が常に TLB に格納 さ
れた り 削除 さ れた り す る ス ラ ッ シ ュ が発生 し ない よ う に調整で き ます。 ま た、 重要なページ変
換が置 き 換え ら れない よ う に (ページ ロ ッ ク ) 調整で き ます。
ソ フ ト ウ ェ アで管理 さ れ る 統合 64 エン ト リ TLB は、 MMU でア ク セ ス さ れ る命令お よ びデー タ
ページ変換エン ト リ のサブセ ッ ト を キ ャ ッ シ ュ し ます。 ソ フ ト ウ ェ アでシ ス テ ム メ モ リ にあ るペー
ジ変換テーブルか ら エン ト リ を読み出 し て TLB に格納 し ます。 次に、 統合 TLB を詳細に説明 し ま
す。 内部的には、 MMU には命令お よ びデー タ (サ イ ズはそれぞれ C_MMU_ITLB_SIZE お よ び
C_MMU_DTLB_SIZE で設定可) のシ ャ ド ウ TLB も 含まれます。
こ れ ら のシ ャ ド ウ TLB はすべてプ ロ セ ッ サで管理 さ れ ( ソ フ ト ウ ェ アには透過的)、統合 TLB と の
ア ク セ ス競合を最小限に抑え る ために使用 さ れます。
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仮想 メ モ リ 管理
変換ル ッ ク アサイ ド バ ッ フ ァ (TLB)
TLB (Translation Look-Aside Buffer) は MicroBlaze MMU で、 ア ド レ ス変換 (プ ロ セ ッ サが仮想
モー ド で実行 し てい る 場合)、メ モ リ 保護、お よ び格納制御に使用 さ れます。 TLB の各エン ト リ には、
仮想ページ (PID と 有効ページ番号) の識別、物理ページへの変換の指定、ページの保護特性の決定、
お よ びページに関連付け ら れた格納属性の指定のために必要な情報が含まれてい ます。
MicroBlaze の TLB は、 次の 3 つの独立 し た TLB と し て物理的に イ ンプ リ メ ン ト さ れます。
•
UTLB (統合 TLB) : 64 個のエン ト リ を含み、擬似連想です。 命令ページお よ びデー タ ページ変
換は、任意の UTLB エン ト リ に格納で き ます。 UTLB の初期化お よ び管理はすべて ソ フ ト ウ ェ
アで制御 さ れます。
•
ITLB (命令シ ャ ド ウ TLB) : 命令ページ変換エン ト リ を含み、 完全に連想です。 ITLB に格納 さ
れたページ変換エン ト リ は、 UTLB で最後にア ク セ ス さ れた命令ページ変換です。 ITLB は命
令変換 と UTLB のア ッ プデー ト 操作の競合を最小限に抑え る ために使用 さ れます。 ITLB の初
期化お よ び管理はすべてハー ド ウ エアで制御 さ れ、 ソ フ ト ウ ェ アには透過的です。
•
DTLB (データ シ ャ ド ウ TLB) : データ ページ 変換エン ト リ を 含み、 完全に連想です。 DTLB
に格納さ れた ページ 変換エン ト リ は、UTLB で最後にア ク セス さ れた データ ページ 変換です。
DTLB はデータ 変換と UTLB のア ッ プデート 操作の競合を 最小限に抑え る た めに使用さ れ
ま す。 DTLB の初期化およ び管理はすべて ハード ウ エア で制御さ れ、ソ フ ト ウ ェ ア には透過的
です。
図 1-17 に TLB の変換フ ロ ーを示 し ます。
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
デー タ 側
有効ア ド レ スの生成
命令側
有効ア ド レ スの生成
変換はデ ィ ス エーブル
(MSR[VM]=0)
変換は イ ネーブル
(MSR[VM]=1)
ITLB ミ ス
ITLE よ り
実ア ド レ ス取得
(MSR[VM]=0)
変換な し
ルッ クア ッ プ
ルッ クアッ プ
ITLB ヒ ッ ト
変換はデ ィ ス エーブル
(MSR[VM]=1)
DTLB
ITLB
変換な し
変換はイ ネーブル
DTLB ミ ス
DTLB ヒ ッ ト
DTLB よ り
実ア ド レ ス取得
UTLB
ルッ クアップ
UTLB ヒ ッ ト
UTLB ミ ス
命令キ ャ ッ シ ュへ
ア ク セス
命令ま たは
デー タ キ ャ ッ シ ュへ
ア ク セス
UTLB よ り
実ア ド レ ス取得
命令側 TLB ミ ス
ま たは
デー タ 側 TLB ミ ス
例外
ア ド レスを
ア ド レスを
ITLB に転送
DTLB に転送
図 1-17 : TLB ア ド レ ス変換フ ロー
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TLB エ ン ト リ のフ ォ ーマ ッ ト
図 1-18 に、 TLB エン ト リ のフ ォ ーマッ ト を 示し ま す。 各 TLB エン ト リ は 68 ビ ッ ト で、 TLBLO (
データ エン ト リ ) と TLBHI (タ グ エン ト リ ) の 2 つの部分で構成さ れま す。
TLBLO :
0
22 23 24
28 29 30 31
↑
↑ ↑
↑
RPN
EX WR
ZSEL
↑ ↑ ↑ ↑
W
I
M G
TLBHI :
0
22
25 26 27 28
↑
↑
TAG
SIZE
35
↑ ↑ ↑
↑
V
TID
E U0
図 1-18 : TLB エ ン ト リ のフ ォ ーマ ッ ト
TLB エン ト リ の内容は、 39 ページの表 1-18 お よ び 42 ページの表 1-19 に示 さ れてい ます。
TLB エン ト リ 内の フ ィ ール ド は次の よ う に分類 さ れます。
•
仮想ページ識別 (TAG、 SIZE、 V、 TID) : ページ変換エン ト リ を識別 し ます。 変換処理中に仮想
ページ番号 と 比較 さ れます。
•
物理ページ識別 (RPN、 SIZE) : 物理 メ モ リ 内にあ る 変換 さ れたページ を識別 し ます。
•
ア ク セ ス制御 (EX、 WR、 ZSEL) : ページで許可 さ れてい る ア ク セ ス の タ イ プを指定 し 、不正ア
ク セ ス か ら ページ を保護す る ために使用 し ます。
•
格納属性 (W、 I、 M、 G、 E、 U0) : デー タ キ ャ ッ シ ュ のキ ャ ッ シ ュ ポ リ シー ( ラ イ ト バ ッ ク や
ラ イ ト ス ルー ) に従っ てい る か ど う か、 ページがキ ャ ッ シ ュ可能か ど う か、 バ イ ト 順 ( エンデ ィ
ア ン ) な ど の格納制御属性を指定 し ます。
表 1-34 に、TLB エン ト リ の SIZE フ ィ ール ド と 変換 さ れたページのサ イ ズの関係を示 し ます。 タ グ
比較で使用 さ れ る ア ド レ ス ビ ッ ト と 物理ア ド レ ス に使用 さ れ る物理ページ番号の ビ ッ ト も ページ
サ イ ズ別に示 さ れてい ます。
表 1-34 : ページ サイ ズによ るページ変換ビ ッ ト 範囲
ページ
サイ ズ
TLBHI の
SIZE
TAG 比較のビ ッ ト 範囲
フ ィ ールド
ページ
オフセ ッ ト
物理ページ番号
0 にする
RPN
ビッ ト
1KB
000
TAG[0:21]、 ア ド レ ス [0:21]
ア ド レ ス [22:31]
RPN[0:21]
4KB
001
TAG[0:19]、 ア ド レ ス [0:19]
ア ド レ ス [20:31]
RPN[0:19]
20:21
16KB
010
TAG[0:17]、 ア ド レ ス [0:17]
ア ド レ ス [18:31]
RPN[0:17]
18:21
64KB
011
TAG[0:15]、 ア ド レ ス [0:15]
ア ド レ ス [16:31]
RPN[0:15]
16:21
256KB
100
TAG[0:13]、 ア ド レ ス [0:13]
ア ド レ ス [14:31]
RPN[0:13]
14:21
1MB
101
TAG[0:11]、 ア ド レ ス [0:11]
ア ド レ ス [12:31]
RPN[0:11]
12:21
4MB
110
TAG[0:9]、 ア ド レ ス [0:9]
ア ド レ ス [10:31]
RPN[0:9]
10:21
16MB
111
TAG[0:7]、 ア ド レ ス [0:7]
ア ド レ ス [8:31]
RPN[0:7]
8:21
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
TLB ア ク セス
MMU で仮想ア ド レ ス (PID と 有効ア ド レ ス の組み合わせ) が物理ア ド レ ス に変換 さ れ る場合、最初
に、適切なページ変換エン ト リ のシ ャ ド ウ TLB があ る かが確認 さ れます。 エン ト リ が検出 さ れた場
合は、 物理 メ モ リ のア ク セ ス に使用 さ れます。 検出 さ れない場合は、 UTLB にエン ト リ があ る かが
MMU で確認 さ れます。 シ ャ ド ウ TLB ミ ス のために UTLB にア ク セ スす る と 、 その都度遅延が生
じ ます。 ミ ス の レ イ テ ン シは、2 ～ 32 周期です。 DTLB と ITLB が同時に UTLB にア ク セ ス し た場
合は、 DTLB が優先 し ます。
63 ページの図 1-19 には、 シ ャ ド ウ TLB のいずれか ま たは UTLB にページ変換エン ト リ が存在す
る かを確認す る ために MMU で実行 さ れ る論理プ ロ セ ス が示 さ れています。 TLB の有効なエン ト
リ はすべてチ ェ ッ ク さ れます。
TLB エン ト リ で次の条件がすべて満た さ れ る と 、 TLB ヒ ッ ト が発生 し ます。
•
エン ト リ が有効であ る
•
エン ト リ の TAG フ ィ ール ド が、 エン ト リ の SIZE フ ィ ール ド で制御 さ れ る 有効ア ド レ ス の
EPN に一致す る
•
エン ト リ の TID が PID に一致す る
上記の どれか 1 つで も 満た さ れない場合は、 TLB ミ ス が発生 し ます。 TLB ミ ス が発生す る と 、次の
例外が発生 し ます。
TID 値が 0x00 の場合、 TID と PID の比較が MMU で無視 さ れ、 TAG と EA[EPN] のみが比較 さ
れます。 TLB エン ト リ の TID 値が 0x00 の場合は変換がプ ロ セ ス か ら 独立 し てい る ため、すべての
プ ロ セ ス がグ ロ ーバルにア ク セ スす る ページに こ の TID 値を割 り 当て ます。 PID 値が 0x00 の場合
は、 任意のページにア ク セ ス で き る プ ロ セ ス が識別 さ れず、 ページ変換 ヒ ッ ト は TID=0x00 の場合
にのみ発生 し ます。 ソ フ ト ウ ェ アでは、 EA[EPN] と PID の組み合わせが一致す る TLB のエン ト リ
を複数読み込む こ と がで き ますが、 こ れはプ ロ グ ラ ムのエ ラ ー と 解釈 さ れ、 定義 さ れない ビヘ イ ビ
ア を引 き 起 こ し ます。
ヒ ッ ト が発生す る と MMU で、 対応す る TLB エン ト リ か ら RPN フ ィ ール ド が読み込まれます。
フ ィ ール ド のビ ッ ト は、SIZE フ ィ ール ド の値に応 じ て、一部ま たは全部が使用 さ れます (表 1-34 を
参照) 。 SIZE フ ィ ール ド でページ サ イ ズが 256KB に指定 さ れてい る 場合は、 RPN[0:13] は物理
ページ番号を表 し 、物理ア ド レ ス を構成 し ます。 RPN[14:21] は使用 さ れず、TLB エン ト リ の初期化
の際に、 ソ フ ト ウ ェ アで 0 に設定 さ れ る必要があ り ます。 物理ア ド レ ス の残 り の ビ ッ ト には、 EA の
ページ オフ セ ッ ト 部を使用 し ます。 ページ サ イ ズが 256KB の場合、 RPN[0:13] を有効ア ド レ ス の
14 ～ 31 ビ ッ ト と 結合 し 、 32 ビ ッ ト 物理ア ド レ ス を構成 し ます。
物理 メ モ リ にア ク セ スす る前に、 MMU で TLB エン ト リ のア ク セ ス制御フ ィ ール ド が確認 さ れま
す。 こ れ ら の フ ィ ール ド は、 要求 さ れた メ モ リ のア ク セ ス が実行中のプ ロ グ ラ ムに許可 さ れてい る
か ど う かを示 し ます。
ア ク セ ス が許可 さ れていれば、ページへのア ク セ ス方法を決定す る ために、MMU で格納属性フ ィ ー
ル ド がチ ェ ッ ク さ れます。 格納属性フ ィ ール ド では、 メ モ リ ア ク セ ス のキ ャ ッ シ ュ 方法が指定 さ れ
てい ます。
62
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仮想 メ モ リ 管理
TLB ア ク セス エ ラ ー
TLB ア ク セ ス エ ラ ーが発生する と 、 例外が発生 し ます。 こ の場合、 エ ラ ーの原因 と な る命令に割 り
込みが発生 し 、 エ ラ ーを解決す る ために制御が割 り 込みハン ド ラ に渡 さ れます。 TLB ア ク セ ス のエ
ラ ーの原因には次の 2 つがあ り ます。
•
一致す る TLB エン ト リ が検出 さ れず、 TLB ミ ス が発生 し た場合
•
一致す る TLB エン ト リ は検出 さ れたが、 ページへのア ク セ ス が格納属性かゾーン保護のいず
れかで禁止 さ れてい る 場合
割 り 込みが発生す る と 、 MSR[VM] が 0 にな り 、 プ ロ セ ッ サは実モー ド にな り ます。 実モー ド では、
MMU で実行 さ れ る すべてのア ド レ ス変換お よ び メ モ リ 保護チ ェ ッ ク がデ ィ ス エーブルにな り ま
す。 UTLB は、シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アに よ り ページ変換エン ト リ で初期化 さ れ る と 、通常は、実モー
ド で実行 し てい る 割 り 込みハン ド ラ を使用 し て管理 さ れます。
図 1-19 に、 TLB エン ト リ の確認の一般的な手順を示 し ます。
No
TLBHI[V]=1
TLB-Entry Miss
Yes
TLBHI[TID]=0x00
Yes
No
Compare
TLBHI[TID] with PID
No Match
TLB-Entry Miss
Match
Compare
TLBHI[TAG] with EA[EPN]
using TLBHI[SIZE]
No Match
TLB-Entry Miss
Match (TLB Hit)
Check Access
Not Allowed
Access Violation
Allowed
Data Reference
Instruction Fetch
Check for
Guarded Storage
Guarded
Storage Violation
Not Guarded
Read TLBLO[RPN]
using TLBHI[SIZE]
Generate Physical Address
from TLBLO[RPN] and Offset
Extract Offset from EA
using TLBHI[SIZE]
UG011_41_033101
図 1-19 : TLB エ ン ト リ 確認の一般的な手順
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
次に、 TLB ア ク セ ス エ ラ ーのために例外が発生す る 条件を示 し ます。
デー タ 格納例外
仮想モー ド が イ ネーブル (MSR[VM]=1) で、ページへのア ク セ ス が次の理由のいずれかで許可 さ れ
ない場合、 デー タ 格納例外が発生 し ます。
•
ユーザー モー ド の場合
♦ TLB エン ト リ で、ページへのア ク セ ス を禁 じ る ゾーン フ ィ ール ド (ZPR[Zn]=00) が指定 さ
れてい る 。 こ れは読み込み命令お よ び格納命令の場合です。
♦ TLB エン ト リ で、読み込み専用のページ (TLBLO[WR]=0) が指定 さ れてい る。読み込み専
用でない場合は、 ゾーン フ ィ ール ド (ZPR[Zn], 11) では無効に さ れません。 こ れは格納命
令の場合です。
•
特権モー ド の場合
♦ TLB エン ト リ で、読み込み専用のページ (TLBLO[WR]=0) が指定 さ れてい る。読み込み専
用でない場合は、 ゾーン フ ィ ール ド (ZPR[Zn], 10 お よ び ZPR[Zn], 11) では無効に さ れま
せん。 こ れは格納命令の場合です。
命令格納例外
仮想モー ド が イ ネーブル (MSR[VM]=1) で、ページへのア ク セ ス が次の理由のいずれかで許可 さ れ
ない場合、 命令格納例外が発生 し ます。
•
ユーザー モー ド の場合
♦ TLB エン ト リ で、ページへのア ク セ ス を禁 じ る ゾーン フ ィ ール ド (ZPR[Zn]=00) が指定 さ
れてい る 。
♦ TLB エン ト リ で、実行不可のページ (TLBLO[EX]=0) が指定 さ れてい る。実行不可でない
場合は、 ゾーン フ ィ ール ド (ZPR[Zn], 11) では無効に さ れません。
♦ TLB エン ト リ で、 保護 さ れたページ (TLBLO[G]=1) が指定 さ れてい る 。
•
特権モー ド の場合
♦ TLB エン ト リ で、実行不可のページ (TLBLO[EX]=0) が指定 さ れてい る。実行不可でない
場合は、 ゾーン フ ィ ール ド (ZPR[Zn], 10 お よ び ZPR[Zn], 11) では無効に さ れません。
♦ TLB エン ト リ で、 保護 さ れたページ (TLBLO[G]=1) が指定 さ れてい る 。
デー タ TLB ミ ス例外
仮想モー ド が イ ネーブル (MSR[VM]=1) で、 一致す る有効な TLB エン ト リ が TLB ( シ ャ ド ウ お よ
び UTLB) に存在 し ない場合、 読み込み命令ま たは格納命令でデー タ TLB ミ ス例外が発生 し ます。
命令 TLB ミ ス例外
仮想モー ド が イ ネーブル (MSR[VM]=1) で、 一致す る有効な TLB エン ト リ が TLB ( シ ャ ド ウ お よ
び UTLB) に存在 し ない場合、 命令フ ェ ッ チで命令 TLB ミ ス例外が発生 し ます。
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仮想 メ モ リ 管理
ア ク セス保護
シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アではア ク セ ス保護を使用 し て、不正ア ク セ ス か ら メ モ リ ロ ケーシ ョ ン を保護
し ます。 ユーザー モー ド と 特権モー ド の両方で、 メ モ リ への読み出 し 、 書 き込み、 命令フ ェ ッ チの
ア ク セ ス が制限 さ れます。 ア ク セ ス保護は、 仮想保護モー ド が イ ネーブルの場合に使用で き ます。
仮想ページの TLB エン ト リ では、 ページで許可 さ れてい る ア ク セ ス の種類が指定 さ れます。 ま た
TLB エン ト リ では、 TLB エン ト リ で指定 さ れた ア ク セ ス制御を無効にす る ゾーン保護レ ジ ス タ の
ゾーン保護フ ィ ール ド も 指定 さ れます。
TLB に よ る ア ク セス保護の制御
各 TLB エン ト リ では、 次の 3 つのア ク セ ス が制御 さ れます。
•
プ ロ セ ス : 各プ ロ セ ス には重複 し ないプ ロ セ ス ID (PID) が割 り 当て ら れてお り 、 こ れを不正ア
ク セ ス か ら の保護に使用 し ます。 シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アでユーザー モー ド のアプ リ ケーシ ョ
ンが起動す る 際に、 アプ リ ケーシ ョ ンの PID が PID レ ジ ス タ に読み込まれます。 アプ リ ケー
シ ョ ンの実行時に、TLBHI (Translation Look-Aside Buffer High ) の TID フ ィ ール ド が PID と
一致す る TLB エン ト リ のみを使用 し て メ モ リ ア ド レ ス が変換 さ れ る ため、 仮想 メ モ リ の特定
の領域へのアプ リ ケーシ ョ ンのア ク セ ス が、 シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アに よ り 制限 さ れます。
TLB エン ト リ の TID 値が 0x00 の場合は変換がプ ロ セ ス か ら 独立 し てい る ため、すべてのプ ロ
セ ス がグ ロ ーバルにア ク セ スす る ページに こ の TID 値を割 り 当て ます。
•
実行 : プ ロ セ ッ サでは、 実行可能 (TLBLO[EX]=1) であ る仮想ページか ら フ ェ ッ チ さ れた命令
のみが実行 さ れます。 TLBLO[EX] = 0 の場合命令がページか ら フ ェ ッ チ さ れず、命令格納割 り
込み (ISI) が発生 し ます。 ISI は命令の フ ェ ッ チ時ではな く 、 実行時に発生 し ます。 論理的に
フ ェ ッ チ さ れた命令は実行 さ れずに破棄 さ れため、 ISI は発生 し ません。
ゾーン保護レ ジ ス タ を使用 し て、 実行保護を無効にで き ます。
•
読み出 し /書 き 込み : デー タ は、 書 き込み可 (TLBLO[WR]=1) の仮想ページにのみ書 き 込まれ
ます。 TLBLO[WR] = 0 の場合ページは読み込み専用で、 書 き込みを試み る と デー タ 格納割 り
込み (DSI) が発生 し ます。
ゾーン保護レ ジ ス タ を使用 し て、 書 き込み保護を無効にで き ます。
TLB エ ン ト リ を 使用し て プロ グ ラ ム で の ページ の 読み込みを 禁止する こ と はで き ま せん 。 仮
想モード で は、 ゾ ーン 保護はページ の 読み出し 保護に 使用さ れま す。 ア ク セ ス 不可ゾ ーン を
ZPR[Zn] = 00 に定義す る と 、 TLB エン ト リ ア ク セ ス保護が無効にな り ます。 プ ロ グ ラ ムでのペー
ジ読み出 し は、 ユーザー モー ド で実行 し てい る場合にのみ禁止で き ます。 特権モー ド で実行 し てい
る プ ロ グ ラ ムには、 常にページの読み出 し ア ク セ ス権があ り ます。
ゾーン保護
ゾーン保護は、 TLB エン ト リ で指定 さ れた ア ク セ ス保護を無効にす る ために使用 さ れます。 ゾーン
は、 ア ク セ ス保護設定が同 じ 仮想ページのグループです。 ゾーンには、 任意のページ サ イ ズの組み
合わせで、 任意のページ数を含め る こ と がで き ます。 隣接 し たページ を含め る要件はあ り ません。
ゾーン保護レ ジ ス タ (ZPR) は 32 ビ ッ ト で、最大 16 個の ゾーンに対 し て個別に、無効にす る 保護の
種類を指定 し ます。 ZPR では、 ゾーンの無効指定は 2 ビ ッ ト の フ ィ ール ド と し てエン コ ー ド さ れま
す。 TLB エン ト リ の 4 ビ ッ ト のゾーン選択フ ィ ール ド (TLBLO[ZSEL]) では、 16 個の ZPR (Z0 ～
Z15) ゾーン フ ィ ール ド か ら １ つを指定 し ます。 ZSEL = 0101 と 指定す る と 、 ゾーン Z5 が選択 さ
れます。
ZPR の ゾーン フ ィ ール ド を変更す る と 、そのゾーンのすべてのページの保護が変更 さ れます。 ZPR
を使用 し ない場合は、 ゾーン内の各ページの変換エン ト リ を個別に変更す る必要があ り ます。
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
UTLB 管理
UTLB はプ ロ セ ッ サの MMU と メ モ リ 管理 ソ フ ト ウ ェ ア間の イ ン タ ーフ ェ イ ス の役割を果た し ま
す。 UTLB はシ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アで管理 さ れ、 仮想ア ド レ ス を物理ア ド レ ス に変換す る 方法を
MMU に指示 し ます。 変換エ ラ ーやア ク セ ス違反が原因で問題が発生す る と 、 例外の メ カニ ズ ム を
使用 し て問題が MMU か ら シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アに送信 さ れます。 MMU で メ モ リ 変換を続行で
き る よ う に、 シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アか ら 問題を解決す る ための割 り 込みハン ド ラ が提供 さ れます。
ソ フ ト ウ ェ アでは UTLB エン ト リ を、 MFS 命令を使用 し て読み出 し 、 MTS 命令を使用 し て書 き込
みます。 こ れ ら の命令では、UTLB の 64 個のエン ト リ の 1 つに対応す る TLBX レ ジ ス タ イ ンデ ッ
ク ス (0 ～ 63) が使用 さ れます。 タ グ部分 と デー タ 部分は個別に読み出 し お よ び書 き込み さ れ る た
め、エン ト リ に完全にア ク セ スす る には、 ソ フ ト ウ ェ アで MFS 命令ま たは MTS 命令を 2 回実行す
る必要があ り ます。 UTLB での変換の検索には、 TLBSX レ ジ ス タ が使用 さ れます。 TLBSX は有効
ア ド レ ス を使用 し て変換を検出 し 、 対応す る UTLB イ ンデ ッ ク ス を TLBX レ ジ ス タ に読み込みま
す。
UTLB エン ト リ は、MTS 命令で TLB エン ト リ の タ グ部分の有効ビ ッ ト (TLBHI[V]) が 0 に設定 さ
れ、 個別に無効に さ れます。
ページ ア ク セスお よびページ変更の記録
ソ フ ト ウ ェ アでの仮想 メ モ リ の管理では、 次の点を考慮す る必要があ り ます。
•
仮想 メ モ リ 環境では、 物理的に使用可能な メ モ リ よ り も 多 く の メ モ リ が ソ フ ト ウ ェ ア と デー タ
で消費 さ れます。 ソ フ ト ウ ェ アお よ びデー タ ページの一部は、使用 さ れない と き にはハー ド ド
ラ イ ブな ど物理 メ モ リ 領域の外側に格納 さ れ る必要があ り ます。 頻繁に使用 さ れ るページが物
理 メ モ リ に格納 さ れ、 あ ま り 使用 さ れないページはほかの場所に格納 さ れ る のが理想的です。
•
物理 メ モ リ に格納 さ れてい るページ を新 し いページ を格納す る ために置 き換え る場合、 変更 さ
れてい る か ど う かを確認す る必要があ り ます。 変更 さ れてい る場合は、 新 し いページ を読み込
む前に保存す る 必要があ り ます。 変更 さ れていない場合は、 保存す る必要はあ り ません。
•
UTLB に保管で き る ページ変換の数には制限があ り ます。 保管 さ れなかっ た変換は、 ページ変
換テーブルに格納 し ます。 UTLB に保管 さ れていない変換を読み込む場合、破棄する UTLB エ
ン ト リ を シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アで決定 し ます。 シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アでの使用頻度が低い変
換を置 き 換え ます。
こ れ ら を効率 よ く 処理す る には、ページ ア ク セ スお よ びページ変更の履歴を把握す る必要があ り ま
す。 MicroBlaze では、 ハー ド ウ ェ アのページ ア ク セ スお よ びページ変更の履歴は記録 さ れません
が、 シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アで TLB ミ ス例外お よ びデー タ 格納例外を使用 し て、こ の情報を収集で き
ます。 情報が収集 さ れ る と 、 ページ変換テーブルに対応付け ら れたデー タ 構造に格納 さ れます。
ページ ア ク セ ス情報は、 物理 メ モ リ 領域が必要な場合に、 ど のページ を物理 メ モ リ に保持 し 、 ど の
ページ を置 き 換え る かを決定す る ために使用 さ れます。 シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アでは、TLB エン ト リ
の有効ビ ッ ト (TLBHI[V]) を使用 し てページ ア ク セ ス を監視 し ます。 こ のビ ッ ト は、 ページ変換が
ア ク セ ス さ れていない こ と を示すために、 無効 (TLBHI[V]=0) に初期化す る必要があ り ます。 最初
にページにア ク セ ス し た と き に、 UTLB エン ト リ が無効であ る か、ページ変換が UTLB に存在 し な
いかのいずれかの理由で TLB ミ ス例外が発生 し 、TLB ミ ス ハン ド ラ で UTLB がア ッ プデー ト さ れ
て変換が有効 (TLBHI[V]=1) にな り ます。 有効に設定 さ れた ビ ッ ト は、 ページお よ びページの変換
がア ク セ ス さ れた と い う 記録にな り ます。 TLB ミ ス ハン ド ラ で も 、ページ変換エン ト リ に対応付け
ら れた別のデー タ 構造に情報を記録で き ます。
ページ変更情報は、 現在のページ を新 し いページで上書き し て も よ いか、 ま たはハー ド デ ィ ス ク に
格納す る 必要があ る かを示すために使用 さ れます。 シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アでは、TLB エン ト リ の書
込み保護ビ ッ ト (TLBLO[WR]) を使用 し て、 ページの変更を監視で き ます。 こ のビ ッ ト は、 ページ
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リ セ ッ ト 、 割 り 込み、 例外、 ブ レー ク
変換が変更 さ れていない こ と を示すために、読み込み専用 (TLBLO[WR]=0) に初期化す る必要があ
り ます。 ページへのデー タ の書 き 込みを最初に実行 し た と き に、 上記の よ う にページが既にア ク セ
ス さ れてお り 有効 と 設定 さ れてい る場合は、 デー タ 格納例外が発生 し ます。 ソ フ ト ウ ェ アにページ
へ の 書 き 込 み が 許 可 さ れ て い る 場 合 は、 デ ー タ 格 納 ハ ン ド ラ で ペ ー ジ が 書 き 込 み 可
(TLBLO[WR]=1) に設定 さ れ、 戻 り ます。 書 き込み保護設定ビ ッ ト は、 ページが変更 さ れた と い う
記録にな り ます。 デー タ 格納ハン ド ラ で も 、 ページ変換エン ト リ に対応付け ら れた別のデー タ 構造
に こ の情報を記録で き ます。
ページ変更の追跡は、 最初に仮想モー ド にな っ た場合お よ び新 し いプ ロ セ ス の開始時に有用です。
リ セ ッ ト 、 割 り 込み、 例外、 ブ レー ク
MicroBlaze では、 リ セ ッ ト 、割 り 込み、ユーザー例外、ブ レー ク 、お よ びハー ド ウ ェ ア例外がサポー
ト さ れます。 次のセ ク シ ョ ンでは、 各 イ ベン ト の実行フ ロ ーを説明 し ます。
こ れ ら の イ ベン ト の相対的な優先順位は、 次の と お り です。
1. リ セ ッ ト
2. ハー ド ウ ェ ア例外
3. マ ス ク 不可ブ レー ク
4. ブ レー ク
5. 割 り 込み
6. ユーザー ベ ク タ (例外)
表 1-35 に、 ベ ク タ の メ モ リ ア ド レ ス ロ ケーシ ョ ン と ハー ド ウ ェ アで強制 さ れ る戻 り ア ド レ ス の レ
ジ ス タ フ ァ イ ル ロ ケーシ ョ ン を示 し ます。 各ベ ク タ は、 ア ド レ ス範囲全体の分岐を可能にす る た
め、 2 つのア ド レ ス を割 り 当て ます (IMM 命令の後に BRAI 命令が必要)。 ア ド レ ス範囲 0x28 ～
0x4F は、 ザ イ リ ン ク ス が今後の ソ フ ト ウ ェ ア サポー ト 用に予約 し てい ます。 ユーザー アプ リ ケー
シ ョ ン を こ の範囲内のア ド レ ス に割 り 当て る と 、 今後 リ リ ース さ れ る EDK のサポー ト ソ フ ト ウ ェ
ア と 競合す る 可能性があ り ます。
表 1-35 : ベ ク タ と 戻 り ア ド レ スのレ ジ ス タ フ ァ イル ロ ケーシ ョ ン
ベク タ ア ド レス
レ ジ ス タ フ ァ イル
戻り ア ド レス
リ セッ ト
0x00000000 ～ 0x00000004
-
ユーザー ベ ク タ (例外)
0x00000008 ～ 0x0000000C
Rx
割 り 込み
0x00000010 ～ 0x00000014
R14
0x00000018 ～ 0x0000001C
R16
ハー ド ウ ェ ア例外
0x00000020 ～ 0x00000024
R17 ま たは BTR
将来の ソ フ ト ウ ェ ア サポー ト 用に
ザ イ リ ン ク ス が予約
0x00000028 ～ 0x0000004F
-
イ ベン ト
ブ レー ク : マ ス ク 不可ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク : ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク : ソ フ ト ウ ェ ア
LDX お よ び STX 命令 と 共に使用する と 、 セマ フ ォやス ピ ン ロ ッ ク な ど の相互排除機能を イ ンプ リ
メ ン ト す る ために、 こ れ ら の イ ベン ト はすべて予約ビ ッ ト を ク リ アに し ます。
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
リセッ ト
Reset ま たは Debug_Rst (1) がア ク テ ィ ブにな る と 、 パ イ プ ラ イ ンが空に さ れ、 リ セ ッ ト ベ ク タ ( ア
ド レ ス 0x0) か ら 命令が フ ェ ッ チ さ れます。 こ れ ら の外部 リ セ ッ ト 信号はア ク テ ィ ブ High で、16 サ
イ ク ル以上アサー ト す る 必要があ り ます。
擬似 コ ー ド
PC ← 0x00000000
MSR ← C_RESET_MSR (第 2 章 の 「MicroBlaze コ アの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン」 を参照)
EAR ← 0; ESR ← 0; FSR ← 0
PID ← 0; ZPR ← 0; TLBX ← 0
Reservation ←0
ハー ド ウ ェ ア例外
MicroBlaze は、不正な命令、命令お よ びデー タ バ ス のエ ラ ー、不整列ア ク セ ス と いっ た内部エ ラ ー
状態を検出す る よ う に コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで き ます。 除算の例外は、 ハー ド ウ ェ ア除算器を使
用す る 場合 (C_USE_DIV=1) のみ イ ネーブルにで き ます。 ハー ド ウ ェ ア浮動小数点ユニ ッ ト を使用
す る 場合 (C_USE_FPU>0) は、浮動小数点に関す る例外であ る ア ン ダーフ ロ ー、オーバーフ ロ ー、0
での浮動小数点数除算、 不正な処理、 お よ び非正規化オペ ラ ン ド エ ラ ー も 検出で き ます。
ハー ド ウ ェ ア MMU を使用す る場合は、 メ モ リ 管理に関す る例外であ る不正命令例外、 デー タ 格納
例外、 命令格納例外、 デー タ TLB ミ ス例外、 お よ び命令 TLB ミ ス例外 も 検出で き ます。
ハー ド ウ ェ ア例外が発生す る と 、 パ イ プ ラ イ ンが空に さ れ、 ハー ド ウ ェ ア例外ベ ク タ
(ア ド レ ス
0x20) に分岐 し ます。 実行段の命令は実行 さ れません。
例外が発生す る と 、 汎用レ ジ ス タ R17 が次の よ う にア ッ プデー ト さ れます。
•
MMU 例外 (デー タ格納例外、命令格納例外、デー タ TLB ミ ス例外、命令 TLB ミ ス例外) では、
戻 り 時に例外が発生 し た命令を再実行す る ため、レ ジ ス タ R17 に適切なプ ロ グ ラ ム カ ウ ン タ 値
が読み込まれます。 前に IMM 命令があ る 場合は、こ の値は IMM 命令に戻 る よ う に調整 さ れま
す。 例外が分岐遅延ス ロ ッ ト の命令で発生 し た場合は、 こ の値は分岐命令に戻 る よ う に調整 さ
れます。 前に IMM 命令があ る場合は、 こ の調整 も 実行 さ れます。
•
その他の例外では、 例外が分岐遅延ス ロ ッ ト の命令で発生 し た場合を除 き、 後続の命令のプ ロ
グ ラ ム カ ウ ン タ 値が レ ジ ス タ R17 に読み込まれます。 例外が分岐遅延ス ロ ッ ト の命令で発生
し た場合は、 ESR[DS] ビ ッ ト が設定 さ れ、 例外ハン ド ラ に よ り BTR に格納 さ れてい る 分岐
タ ーゲ ッ ト ア ド レ ス か ら 実行が再開 さ れます。
RTED 命令を実行する と 、 MSR の EE ビ ッ ト と EIP ビ ッ ト が自動的に反転 さ れます。
RTED 命令、 RTBD 命令、 お よ び RTID 命令を実行す る と 、 MSR の VM ビ ッ ト と UM ビ ッ ト が自
動的に反転 さ れます。
1. XMD デバ ッ ガに よ り MDM を介 し て制御 さ れ る リ セ ッ ト 入力
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リ セ ッ ト 、 割 り 込み、 例外、 ブ レー ク
例外の優先順位
複数の例外が同時に発生す る場合、 次の優先順位で処理 さ れます。
•
命令バ ス例外
•
命令 TLB ミ ス 例外
•
命令格納例外
•
不正の op コ ー ド の例外
•
特権命令に よ る 例外
•
デー タ TLB ミ ス 例外
•
デー タ 格納例外
•
不整列デー タ ア ク セ ス
•
デー タ バ ス例外
•
除算例外
•
FPU 例外
•
高速シ ンプ レ ッ ク ス リ ン ク の例外
例外の原因
•
高速シ ンプ レ ッ ク ス リ ン ク (FSL) に よ る 例外
制御ビ ッ ト の不一致があ る場合に e ビ ッ ト を 1 に設定 し て get 命令ま たは getd 命令を実行す
る と 発生 し ます。
•
命令バ ス に よ る 例外
命令側プ ロ セ ッ サ ロ ーカル バ ス (PLB) の例外は、 ス レーブのア ク テ ィ ブ エ ラ ー信号
(IPLB_MrdErr) ま たはアービ タ の タ イ ム ア ウ ト 信号 (IPLB_MTimeout) に よ り 発生 し ます。 命
令側オンチ ッ プ ペ リ フ ェ ラ ル バ ス (IOPB) の例外は、 ス レーブのア ク テ ィ ブ エ ラ ー信号
(IOPB_errAck) ま たはアービ タ の タ イ ム ア ウ ト 信号 (IOPB_timeout) に よ り 発生 し ます。 命令
側の ロ ーカル メ モ リ (ILMB) お よ び CacheLink (IXCL) イ ン タ ーフ ェ イ スは、命令バ ス の例外
の原因にはな り ません。
•
不正な op コ ー ド に よ る 例外
命令で主要 op コ ー ド (命令ビ ッ ト 0 ～ 5) が無効の と き に発生 し ます。 ビ ッ ト 6 ～ 31 はチ ェ ッ
ク さ れません。 オプシ ョ ンのプ ロ セ ッ サ命令が イ ネーブルに さ れていない場合は、 不正 と 検出
C_OPCODE_0x0_ILLEGAL が イ ネーブルの場合は、 命令が
さ れます。 オプシ ョ ンの
0x00000000 に等 し い と 発生 し ます。
•
デー タ バ ス に よ る 例外
デー タ 側プ ロ セ ッ サ ロ ーカル バ ス (PLB) の例外は、 ス レーブのア ク テ ィ ブ エ ラ ー信号
(DPLB_MrdErr ま たは DPLB_MWrErr) ま たはアービ タ のタ イ ム アウ ト 信号 (DPLB_MTimeout)
に よ り 発生 し ます。 デー タ側オンチ ッ プ ペ リ フ ェ ラ ル バス (DOPB) の例外は、ス レーブのア ク
テ ィ ブ エ ラ ー信号 (DOPB_errAck) ま たはアービ タ の タ イ ム ア ウ ト 信号 (DOPB_timeout) に よ
り 発生 し ます。 デー タ 側の ロ ーカル メ モ リ (DLMB) お よ び CacheLink (DXCL) イ ン タ ーフ ェ
イ ス は、 デー タ バ ス の例外の原因にはな り ません。
•
不整列デー タ ア ク セ ス に よ る例外
デー タ バ スへのア ド レ ス が 30 ま たは 31 ビ ッ ト の ワー ド ア ク セ ス ま たは 31 ビ ッ ト のハーフ
ワ ー ド ア ク セ ス に よ り 発生 し ます。
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
•
除算例外
整数を 0 で除算す る (idiv ま たは idivu) 場合に例外発生す る か、 ま たは符号付 き整数で除算 し
た結果 (idiv)オーバーフ ロ ーが発生する 場合に例外が発生 し ます。
•
FPU での例外
浮動小数点命令で発生す る ア ン ダーフ ロ ー、 オーバーフ ロー、 0 での除算、 不正な処理、 お よ び
非正規化オペ ラ ン ド エ ラ ーに よ り 発生 し ます。
♦ ア ン ダーフ ロ ーは、 結果が非正規化数の場合に発生 し ます。
♦ オーバーフ ロ ーは、 結果が非数 (NaN) の場合に発生 し ます。
♦ 0 での除算に よ る FPU の例外は、 rB が無限大ではない と き に fdiv の rA オペ ラ ン ド が 0
であ る と 発生 し ます。
♦ 不正な処理は、NaN オペ ラ ン ド の送信ま たは不正な無限大ま たは 0 オペ ラ ン ド の組み合わ
せに よ り 発生 し ます。
•
特権命令に よ る 例外
特権命令を ユーザー モー ド で実行す る と 発生 し ます。
•
デー タ 格納に よ る 例外
メ モ リ のデー タ にア ク セ スす る と メ モ リ 保護違反 と な る場合に発生 し ます。
•
命令格納に よ る 例外
メ モ リ の命令にア ク セ スす る と メ モ リ 保護違反 と な る場合に発生 し ます。
•
デー タ TLB ミ ス に よ る 例外
有効な TLB エン ト リ が存在せず仮想保護モー ド が イ ネーブルの場合に、 メ モ リ のデー タ にア
ク セ スす る と 発生 し ます。
•
命令 TLB ミ ス に よ る 例外
有効な TLB エン ト リ が存在せず仮想保護モー ド が イ ネーブルの場合に、 メ モ リ の命令にア ク
セ スす る と 発生 し ます。
擬似 コ ー ド
ESR[DS] ← 遅延ス ロ ッ ト の例外
if ESR[DS] then
BTR ← タ ーゲ ッ ト PC の分岐
if MMU exception then
if branch preceeded by IMM then
r17 ← PC - 8
else
r17 ← PC - 4
else
r17 ← 無効な値
else if MMU exception then
if instruction preceeded by IMM then
r17 ← PC - 4
else
r17 ← PC
else
r17 ← PC + 4
PC ← 0x00000020
MSR[EE] ← 0, MSR[EIP]← 1
MSR[UMS] ← MSR[UM], MSR[UM] ← 0, MSR[VMS] ← MSR[VM], MSR[VM] ← 0
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リ セ ッ ト 、 割 り 込み、 例外、 ブ レー ク
ESR[EC] ← 例外値
ESR[ESS] ← 例外値
EAR ← 例外値
FSR ← 例外値
Reservation ←0
ブ レーク
ブ レー ク には、 次の 2 種類があ り ます。
•
ハー ド ウ ェ ア (外部) ブ レー ク
•
ソ フ ト ウ ェ ア (内部) ブ レー ク
ハー ド ウ ェ ア ブ レー ク
ハー ド ウ ェ ア ブ レー ク は、 外部ブ レー ク 信号 (Ext_BRK お よ び Ext_NM_BRK 入力ポー ト ) を ア
サー ト す る と 実行 さ れます。 ブ レー ク が発生す る と 、実行段の命令は完了 さ れ、デ コー ド 段の命令は
ブ レー ク ベ ク タ ( ア ド レ ス 0x18) への分岐に置 き換え ら れます。ブ レー ク 戻 り ア ド レ ス (ブ レー ク 発
生時にデ コ ー ド 段にあ っ た命令に関連付け ら れてい る PC) は、 汎用レ ジ ス タ R16 に読み込まれま
す。 ま た、 マシ ン ス テー タ ス レ ジ ス タ (MSR) で BIP (ブ レー ク 実行中) フ ラ グが設定 さ れます。
通常のハー ド ウ ェ ア ブ レー ク (Ext_BRK 入力ポー ト ) は、MSR[BIP] お よび MSR[EIP] が 0 に設定
さ れてい る (実行中のブ レー ク ま たは例外がない) 場合にのみ処理 さ れます。 BIP フ ラ グがア ク テ ィ
ブにな る と 、割 り 込みがデ ィ ス エーブルにな り ます。 マ ス ク 不可ブ レー ク (Ext_NM_BRK 入力ポー
ト ) は即座に処理 さ れます。
RTBD 命令が実行 さ れ る と 、 MSR の BIP ビ ッ ト が ク リ ア さ れます。
Ext_BRK 信号は、ブ レー ク が開始す る ま ではアサー ト さ れた ま ま で、RTBD 命令が実行 さ れ る前に
デ ィ アサー ト さ れ る 必要があ り ます。 Ext_NM_BRK 信号は、 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ルだけアサー ト さ
れ る 必要があ り ます。
ソ フ ト ウ ェ ア ブ レー ク
ソ フ ト ウ ェ ア ブ レー ク を実行す る には、 brk お よ び brki 命令を使用 し ます。 ソ フ ト ウ ェ ア ブ レー ク
の詳細は、 第 4 章 「MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ 」 を参照 し て く だ さ い。
レ イテンシ
ブ レー ク が発生 し てか ら ブ レー ク のサービ ス ルーチンが開始 さ れ る ま でにかか る 時間は、その時点
で実行段にあ る 命令お よ びブ レー ク ベ ク タ を格納 し てい る メ モ リ の レ イ テ ン シに よ っ て異な り ま
す。
擬似 コ ー ド
r16 ← PC
PC ← 0x00000018
MSR[BIP] ← 1
MSR[UMS] ← MSR[UM], MSR[UM] ← 0, MSR[VMS] ← MSR[VM], MSR[VM] ← 0
Reservation ←0
割 り 込み
MicroBlaze では、外部割 り 込み ソ ース (割 り 込み入力ポー ト に接続) が 1 つサポー ト さ れてい ます。
割 り 込みは、 マシ ン ス テー タ ス レ ジ ス タ (MSR) の割 り 込み イ ネーブル ビ ッ ト (IE) が 1 に設定 さ
れてい る 場合にのみ処理 さ れます。 割 り 込みが発生す る と 、 実行段の命令は完了 さ れ、 デ コー ド 段
の命令は割 り 込みベ ク タ ( ア ド レ ス 0x10) への分岐に置 き換え ら れます。割 り 込み戻 り ア ド レ ス (割
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71
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
り 込み発生時にデ コ ー ド 段にあ っ た命令に関連付け ら れてい る PC) は、自動的に汎用レ ジ ス タ R14
に読み込まれます。 ま た、 MSR の IE ビ ッ ト が 0 にな り 、 こ れ以降の割 り 込みはデ ィ ス エーブルに
な り ます。 RTID 命令が実行 さ れ る と 、 IE ビ ッ ト が再び 1 に設定 さ れます。
MSR の BIP (ブ レー ク 実行中) ビ ッ ト ま たは EIP (例外実行中) ビ ッ ト のいずれかが 1 に設定 さ れて
い る 場合は、 割 り 込みは無視 さ れます。
パ ラ メ ー タ C_INTERRUPT_IS_EDGE を使用 し 、 外部割 り 込みを レベルま たはエ ッ ジで設定す る
こ と がで き ます。
•
レベルでの割 り 込みを使用す る場合、 MicroBlaze 割 り 込みを取 り 込んで割 り 込みベ ク タ に
ジ ャ ンプす る ま で、 割 り 込み入力はセ ッ ト さ れた ま ま であ る必要があ り ます。 割 り 込みハン ド
ら か ら 返 さ れ る 前に、 ソ フ ト ウ ェ アは割 り 込みを ク リ アにす る必要があ り ます。 ク リ アにな っ
ていなければ、 割 り 込みハン ド ら か ら 返 さ れたに割 り 込みが イ ネーブルにな り 次第、 割 り 込み
は再度取 り 込まれます
•
エ ッ ジでの割 り 込みを使用す る場合、 MicroBlaze で割 り 込み入力エ ッ ジが検出 さ れ ラ ッ チ さ
れます。 つま り 、 こ の入力は 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ルでアサー ト さ れ る必要があ り ます。 割 り 込
み入力はアサー ト さ れた ま ま の状態で構い ませんが、 新たな割 り 込みが検出 さ れ る 前に最低 1
ク ロ ッ ク サ イ ク ル間はデ ィ アサー ト さ れてい る 必要があ り ます。
レ イテンシ
割 り 込みが発生 し てか ら ISR (割 り 込みサービ ス ルーチン ) が開始 さ れ る ま でにかか る 時間は、プ ロ
セ ッ サの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンお よ び割 り 込みベ ク タ を格納 し てい る メ モ リ コ ン ト ロ ー ラ の レ
イ テ ン シに よ っ て異な り ます。 MicroBlaze にハー ド ウ ェ ア除算器が含まれ る 場合、除算命令の実行
中に割 り 込みが発生す る と 、 レ イ テ ン シが最大にな り ます。
擬似 コ ー ド
r14 ← PC
PC ← 0x00000010
MSR[IE] ← 0
MSR[UMS] ← MSR[UM], MSR[UM] ← 0, MSR[VMS] ← MSR[VM], MSR[VM] ← 0
Reservation ←0
ユーザー ベ ク タ (例外)
ユーザー例外ベ ク タ は、 ア ド レ ス 0x8 に配置 さ れてい ます。 ソ フ ト ウ ェ ア フ ローに BRALID
Rx,0x8 命令を挿入す る と 、 ユーザー例外が発生 し ます。 Rx にはど の汎用レ ジ ス タ で も 指定で き ま
すが、 ザ イ リ ン ク ス では R15 を使用 し てユーザー例外の戻 り ア ド レ ス を格納 し 、 RTSD 命令を使用
し てユーザー例外ハン ド ラ か ら 戻 る こ と を推奨 し ます。
擬似 コ ー ド
rx ← PC
PC ← 0x00000008
MSR[UMS] ← MSR[UM], MSR[UM] ← 0, MSR[VMS] ← MSR[VM], MSR[VM] ← 0
Reservation ←0
命令キ ャ ッ シ ュ
概要
MicroBlaze を オプシ ョ ンの命令キ ャ ッ シ ュ と 共に使用 し て、 LMB のア ド レ ス範囲外にあ る コ ー ド
を実行す る 際のパフ ォーマン ス を向上 さ せ る こ と がで き ます。
命令キ ャ ッ シ ュ には、 次の特徴があ り ます。
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命令キ ャ ッ シ ュ
•
ダ イ レ ク ト マ ッ プ方式 (連想度 1)
•
ユーザーがキ ャ ッ シ ュ可能 メ モ リ のア ド レ ス範囲を指定可能
•
キ ャ ッ シ ュ サ イ ズお よび タ グ サ イ ズ を設定可能
•
CacheLink (XCL) イ ン タ ーフ ェ イ ス を使用 し た キ ャ ッ シ ュ
•
4 ま たは 8 ワ ー ド のキ ャ ッ シ ュ ラ イ ン
•
MSR ビ ッ ト を使用 し た キ ャ ッ シ ュ のオン /オフ制御
•
命令キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン を無効にす る WIC 命令 ( オプシ ョ ン )
命令キ ャ ッ シ ュの機能
命令キャ ッ シュ の使用時には、メ モリ アド レ ス 空間はキャ ッ シュ 可能なセグ メ ン ト と キャ ッ シュ 不可
能なセグメ ン ト の 2 つに分割さ れま す。 キャ ッ シュ 可能なセグ メ ン ト は、 C_ICACHE_BASEADDR
お よ び C_ICACHE_HIGHADDR の 2 つのパ ラ メ ー タ で定義 さ れます。 こ の範囲内のア ド レ ス は、
すべてキ ャ ッ シ ュ 可能なア ド レ ス セグ メ ン ト に対応 し てい ます。 その他のア ド レ スは、 キ ャ ッ シ ュ
不可能なア ド レ ス です。
キ ャ ッ シ ュ 可能なセグ メ ン ト サ イ ズは 2N であ る 必要があ り ます (N は正の整数)。 C_ICACHE
_BASEADDR お よ び C_ICACHE_HIGHADDR で指定す る範囲は完全な 2 のべ き 乗の範囲に し 、
C_ICACHE_BASEADDR の最下位ビ ッ ト は 0 にす る 必要があ り ます。
キ ャ ッ シ ュ 可能な命令ア ド レ スは、 キ ャ ッ シ ュ ア ド レ スお よ び タ グ ア ド レ ス か ら 構成 さ れます。
MicroBlaze の命令キ ャ ッ シ ュ は 64B ～ 64KB の範囲で設定で き、 こ れは 6 ～ 16 ビ ッ ト のキ ャ ッ
シ ュ ア ド レ ス に対応 し てい ます。 キ ャ ッ シ ュ ア ド レ ス と タ グ ア ド レ ス を合わせた も のが、 キ ャ ッ
シ ュ 可能な メ モ リ の完全ア ド レ ス に一致す る よ う に設定す る必要があ り ます。 キ ャ ッ シ ュ サ イ ズ を
2KB 未満に指定す る と 、タ グ RAM お よ び命令 RAM の イ ンプ リ メ ン ト には分散 RAM が使用 さ れ
ます。
た と えば、 C_ICACHE_BASEADDR= 0x00300000、 C_ICACHE_HIGHADDR=0x0030ffff、
C_CACHE_BYTE_SIZE=4096、C_ICACHE_LEN=8 の よ う に設定 さ れてい る場合、キ ャ ッ シ ュ可
能な 64KB の メ モ リ では 16 ビ ッ ト のバ イ ト ア ド レ ス が使用 さ れ、 4KB のキ ャ ッ シ ュ では 12 ビ ッ
ト のバ イ ト ア ド レ ス が使用 さ れ る ため、 必要なア ド レ ス タ グは 16 - 12 = 4 ビ ッ ト です。 こ の場合、
1024 ワー ド の命令の格納に RAMB16 が 2 個、128 個のキ ャ ッ シ ュ ラ イ ン (4 ビ ッ ト の タ グ + 8 ワ ー
ド 有効ビ ッ ト + 1 ラ イ ン有効ビ ッ ト ) エン ト リ に RAMB16 が 1 個必要 と な る ので、 合計で 3 個の
RAMB16 プ リ ミ テ ィ ブが必要です。
74 ページの図 1-20 に、 命令キ ャ ッ シ ュ の構成を示 し ます。
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
命令ア ド レ ス ビ ッ ト
0
3031
タグ ア ド レス
ラ イ ン ア ド レス
タグ
タグ
- -
キャ ッ シュ ア ド レス
Cache_Hit
=
RAM
有効 ( ワー ド お よび ラ イ ン )
ワー ド ア ド レ ス
命令
Cache_instruction_data
RAM
図 1-20 : 命令キ ャ ッ シ ュの構成
命令キ ャ ッ シ ュの動作
命令が フ ェ ッ チ さ れ る ご と に、 命令ア ド レ ス がキ ャ ッ シ ュ可能なセグ メ ン ト に属す る も のであ る か
が検出 さ れます。 ア ド レ ス がキ ャ ッ シ ュ 不可能な場合は、 キ ャ ッ シ ュ コ ン ト ロ ー ラ では命令が無視
さ れ、 PLB、 OPB、 ま たは LMB で命令が実行 さ れます。 ア ド レ ス がキ ャ ッ シ ュ可能な場合は、 タ
グ メ モ リ でル ッ ク ア ッ プが実行 さ れ、要求 さ れた ア ド レ ス がキ ャ ッ シ ュ に含まれ る か ど う かが確認
さ れます。 ワ ー ド お よ び ラ イ ンの有効ビ ッ ト が設定 さ れてお り 、 タ グ ア ド レ ス が命令ア ド レ ス の タ
グ ア ド レ ス セグ メ ン ト と 一致すれば、ル ッ ク ア ッ プが成功 し た こ と にな り ます。 キ ャ ッ シ ュ ミ ス の
場合、 キ ャ ッ シ ュ コ ン ト ロ ー ラ は命令側の CacheLink (IXCL) に新 し い命令を要求 し 、 メ モ リ コ ン
ト ロ ー ラ か ら 戻 さ れ る 関連キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン を待ち ます。
命令キ ャ ッ シ ュの ソ フ ト ウ ェ ア サポー ト
MSR ビ ッ ト
MSR の ICE ビ ッ ト は、 キ ャ ッ シ ュ の イ ネーブル、 デ ィ ス エーブルを制御 し ます。
キ ャ ッ シ ュ がデ ィ ス エーブルの場合、 デフ ォ ル ト ではキ ャ ッ シ ュ の内容が保持 さ れます。 WIC 命令
ま たは MicroBlaze のハー ド ウ ェ ア デバ ッ グ ロ ジ ッ ク を使用する と 、キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン を無効にで
き ます。
WIC 命令
オプシ ョ ンの WIC 命令 (C_ALLOW_ICACHE_WR=1) を使用す る と 、命令キ ャ ッ シ ュ に含まれ る
キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン を アプ リ ケーシ ョ ンか ら 無効にで き ます。 詳細は、第 4 章 「MicroBlaze 命令セ ッ
ト アーキテ ク チ ャ 」 を参照 し て く だ さ い。
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デー タ キ ャ ッ シ ュ
デー タ キ ャ ッ シ ュ
概要
MicroBlaze は、 オプシ ョ ンのデー タ キ ャ ッ シ ュ を使用 し てパフ ォーマン ス を向上 さ せ る こ と がで
き ます。 キ ャ ッ シ ュ メ モ リ の範囲には、 LMB ア ド レ ス範囲内のア ド レ ス を含めないで く だ さ い。
デー タ キ ャ ッ シ ュ には、 次の特徴があ り ます。
•
ダ イ レ ク ト マ ッ プ方式 (連想度 1)
•
ラ イ ト スルーま たは ラ イ ト バ ッ ク
•
ユーザーがキ ャ ッ シ ュ可能 メ モ リ のア ド レ ス範囲を指定可能
•
キ ャ ッ シ ュ サ イ ズお よび タ グ サ イ ズ を設定可能
•
CacheLink (XCL) イ ン タ ーフ ェ イ ス を使用 し た キ ャ ッ シ ュ
•
4 ま たは 8 ワ ー ド のキ ャ ッ シ ュ ラ イ ン
•
MSR ビ ッ ト を使用 し た キ ャ ッ シ ュ のオン /オフ制御
•
デー タ キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン を無効にす る、 ま たはフ ラ ッ シ ュす る WDC 命令 ( オプシ ョ ン )
デー タ キ ャ ッ シ ュ の機能
デー タ キ ャ ッ シ ュ の使用時には、メ モ リ ア ド レ ス空間はキ ャ ッ シ ュ可能なセグ メ ン ト と キ ャ ッ シ ュ
不可能なセグ メ ン ト の 2 つに分割 さ れます。 キ ャ ッ シ ュ 可能な領域は、 C_DCACHE_BASEADDR
お よ び C_DCACHE_HIGHADDR の 2 つのパ ラ メ ー タ で定義 さ れます。 こ の範囲内のア ド レ ス は、
すべてキ ャ ッ シ ュ 可能なア ド レ ス空間に対応 し てい ます。 その他のア ド レ スは、 キ ャ ッ シ ュ不可能
なア ド レ ス です。
キ ャ ッ シ ュ 可能なセグ メ ン ト サ イ ズは 2N であ る 必要があ り ます (N は正の整数)。 C_DCACHE
_BASEADDR お よ び C_DCACHE_HIGHADDR で指定す る範囲は完全な 2 のべ き 乗の範囲に し 、
C_DCACHE_BASEADDR の最下位ビ ッ ト は 0 にす る 必要があ り ます。
図 1-21 に、 デー タ キ ャ ッ シ ュ の構成を示 し ます。
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
デー タ ア ド レ ス ビ ッ ト
0
タグ ア ド レス
ア ド レス
タグ
タグ
RAM
有効
キ ャ ッ シ ュ ワー ド ア ド レ ス
=
3031
- -
Cache_Hit
Load_Instruction
ア ド レス
デー タ
Cache_data
RAM
図 1-21 : デー タ キ ャ ッ シ ュの構成
キ ャ ッ シ ュ 可能なデー タ ア ド レ ス は、 キ ャ ッ シ ュ ア ド レ ス と タ グ ア ド レ ス で構成 さ れてい ます。
MicroBlaze のデー タ キ ャ ッ シ ュ は 64B ～ 64KB の範囲で設定で き 、こ れは 6 ～ 16 ビ ッ ト のキ ャ ッ
シ ュ ア ド レ ス に対応 し ています。 キ ャ ッ シ ュ ア ド レ ス と タ グ ア ド レ ス を合わせた も のが、 キ ャ ッ
シ ュ 可 能 な メ モ リ の 完 全 ア ド レ ス に 一 致 す る よ う に 設 定 す る 必 要 が あ り ま す。
C_AREA_OPTIMIZED がセ ッ ト さ れ C_DCACHE_USE_WRITEBACK がセ ッ ト さ れていない場
合、 ブ ロ ッ ク RAM が常にデー タ RAM の イ ンプ リ メ ン ト に使用 さ れ る の を除 き 、 2 kB 以下の
キ ャ ッ シ ュ サ イ ズ を選択す る場合は、 タ グ RAM お よ びデー タ RAM の イ ンプ リ メ ン ト には分散
RAM が使用 さ れます。
た と えば、 C_DCACHE_BASEADDR=0x00400000、 C_DCACHE_HIGHADDR=0x00403fff、
C_DCACHE_BYTE_SIZE=2048、 お よび C_DCACHE_LEN=4 の よ う に設定 さ れてい る場合、
キ ャ ッ シ ュ 可能な 16KB の メ モ リ では 14 ビ ッ ト のバ イ ト ア ド レ ス が使用 さ れ、2KB のキ ャ ッ シ ュ
では 11 ビ ッ ト のバ イ ト ア ド レ ス が使用 さ れ る ため、必要な ア ド レ ス タ グは 14 - 11 = 3 ビ ッ ト です。
こ の場合、 512 ワ ー ド のデー タ の格納に RAMB16 が 1 個、 128 個のキ ャ ッ シ ュ ラ イ ン (3 ビ ッ ト の
タ グ + 4 ワ ー ド 有効ビ ッ ト + 1 ラ イ ン有効ビ ッ ト ) エン ト リ に RAMB16 が 1 個必要 と な る ので、合
計で 2 個の RAMB16 プ リ ミ テ ィ ブが必要です。
デー タ キ ャ ッ シ ュ の動作
MicroBlaze のデー タ キ ャ ッ シ ュ 、 ラ イ ト バ ッ ク 、 ま たは ラ イ ト スルーで使用 さ れ る キ ャ ッ シ ュ ポ
リ シーは、 パ ラ メ ー タ C_DCACHE_USE_WRITEBACK で決ま り ます。 こ のパ ラ メ ー タ が設定 さ
れてい る 場合 ラ イ ト バ ッ ク プ ロ ト コ ルが イ ンプ リ メ ン ト さ れ、 設定 さ れていない場合は ラ イ ト ス
ルーが イ ンプ リ メ ン ト さ れます。 し か し 、 MMU (C_USE_MMU > 1、 C_AREA_OPTIMIZED = 0、
C_DCACHE_USE_WRITEBACK = 1) で コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン さ れ る場合、 仮想モー ド の
キ ャ ッ シ ュ ポ リ シーは TLB エン ト リ の W 保存属性で決ま り 、ラ イ ト バ ッ ク は実モー ド で使用 さ れ
ます。
ラ イ ト バ ッ ク プ ロ ト コ ルの場合、 キ ャ ッ シ ュ可能範囲内にあ る ア ド レ スへ保存す る と 常にキ ャ ッ
シ ュ デー タ が更新 さ れます。タ ーゲ ッ ト ア ド レ ス ワ ー ド がキ ャ ッ シ ュ にない場合 (つま り ア ク セ ス
がキ ャ ッ シ ュ ミ ス ) で、 キ ャ ッ シ ュ の ロ ケーシ ョ ンに メ モ リ に ま だ書 き 込まれていないデー タ があ
る 場合、 新 し いデー タ でキ ャ ッ シ ュ が更新 さ れ る 前に、 古いデー タ はデー タ CacheLink (DXCL) を
使用 し 外部 メ モ リ に書 き込まれます。 キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン全体を書 き込む必要があ る場合バース ト
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
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デー タ キ ャ ッ シ ュ
キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン書 き 込みが使用 さ れますが、 それ以外は、 シ ン グル ワ ー ド 書 き込みが使用 さ れま
ミ ス があ っ た場合は、 ア ド レ スは まず
す。 バ イ ト ま たはハーフ ワ ー ド 保存の場合、 キ ャ ッ シ ュ
CacheLink を使用 し て要求 さ れ、 ワ ー ド 保存に よ り キ ャ ッ シ ュ が更新 さ れます。
ラ イ ト ス ルー プ ロ ト コ ルを使用 し 、 キ ャ ッ シ ュ 可能な範囲のア ド レ ス に格納する こ と に よ り 、 デー
タ CacheLink を使用 し て同等のバ イ ト 、 ハーフ ワ ー ド 、 ま たは ワ ー ド を外部 メ モ リ に書 き 込む こ と
が可能です。 書 き 込みでは、 タ ーゲ ッ ト ア ド レ ス ワー ド がキ ャ ッ シ ュ 内の場合 ( キ ャ ッ シ ュ ヒ ッ ト
の場合) に、キ ャ ッ シ ュ デー タ も 更新 さ れます。 キ ャ ッ シ ュ ミ ス の場合は、キ ャ ッ シ ュ に関連キ ャ ッ
シ ュ ラ イ ンは読み込まれません。
キ ャ ッ シ ュ の イ ネーブル時に、デー タ を キ ャ ッ シ ュ可能な範囲のア ド レ ス か ら 読み出す と 、要求デー
タ が現在キ ャ ッ シ ュ に含まれてい る かが確認 さ れます。 含まれてい る 場合 ( キ ャ ッ シ ュ ヒ ッ ト の場
合) は要求デー タ がキ ャ ッ シ ュ か ら 取得 さ れ、 含まれていない場合 ( キ ャ ッ シ ュ ミ ス の場合) はデー
タ CacheLink を使用 し て ア ド レ ス が要求 さ れ、パ イ プ ラ イ ン処理は要求ア ド レ ス に関連す る キ ャ ッ
シ ュ ラ イ ンが外部 メ モ リ コ ン ト ロ ー ラ か ら 戻 さ れ る ま で ス ト ール し ます。
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第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
デー タ キ ャ ッ シ ュ の ソ フ ト ウ ェ ア サポー ト
MSR ビ ッ ト
MSR の DCE ビ ッ ト は、 キ ャ ッ シ ュ の イ ネーブル、 デ ィ ス エーブルを制御 し ます。 デ ィ ス エーブル
にす る 場合は、 PLB ま たは OPB か ら 読み出 し を開始す る前に、 キ ャ ッ シ ュ可能な範囲の書 き込み
がすべて外部 メ モ リ で完了 し てい る こ と を確認す る必要があ り ます。 確認す る には、 キ ャ ッ シ ュ を
オ フ にす る 直前にセマ フ ォ に書 き込み、 書 き込みが完了す る ま でループ ポー リ ン グ を実行 し ます。
キ ャ ッ シ ュ がデ ィ ス エーブルの場合、 デフ ォ ル ト ではキ ャ ッ シ ュ の内容が保持 さ れます。
WDC 命令
オプシ ョ ンの WDC 命令 (C_ALLOW_DCACHE_WR=1) を使用する と 、 アプ リ ケーシ ョ ンに含ま
れ る デー タ キ ャ ッ シ ュ のキ ャ ッ シ ュ ラ イ ン を無効にす る か、 ま たはフ ラ ッ シ ュ で き ます。 詳細は、
第 4 章 「MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ 」 を参照 し て く だ さ い。
浮動小数点ユニ ッ ト (FPU)
概要
MicroBlaze の浮動小数点ユニ ッ ト は、 IEEE 754 規格に準拠 し てい ます。
•
IEEE 754 の単精度浮動小数点フ ォーマ ッ ト (無限の定義、 NaN (Not A Number)、 お よ び 0 を
含む) を使用
•
加算、 減算、 乗算、 除算、 比較、 変換お よ び平方根命令を サポー ト
•
最 も 近い値に繰 り 上げ/繰 り 下げ る モー ド (Round-to-Nearest) を イ ンプ リ メ ン ト
•
ア ン ダーフ ロ ー、 オーバーフ ロ ー、 ゼ ロ での除算、 お よ び無効な操作に対す る ス テー タ ス ビ ッ
ト を生成
パフ ォーマ ン ス を向上 さ せ る ため、 次の よ う な非標準的な簡略化 も 適用 さ れてい ます。
•
非正規化 (1) オペ ラ ン ド はサポー ト さ れません。 非正規化値に対 し てハー ド ウ ェ ア浮動小数点の
操作が実行 さ れ る と 、quiet NaN が返 さ れ、FSR の非正規化オペ ラ ン ド エ ラ ー ビ ッ ト が 1 にな
り ます。 詳細は、 36 ページの 「浮動小数点ユニ ッ ト ス テー タ ス レ ジ ス タ (FSR)」 を参照 し て く
だ さ い。
•
非正規化値の結果は、符号付き の 0 と し て格納 さ れ、FSR のア ン ダーフ ロ ー ビ ッ ト が 1 にな り
ます。 こ の方法は、 FTZ (Flush-to-Zero) と 呼ばれます。
•
quiet NaN に対する 操作では、NaN オペ ラ ン ド の 1 つではな く 固定の NaN (0xFFC00000) が返
さ れます。
•
浮動小数点の操作に よ り オーバーフ ロ ーが発生 し た場合は、 常に符号付 き ∞ が返 さ れます。
1. (1.17549 X 10-38 > n > 0 ) ま たは ( 0 > n > -1.17549 X 10-38) の範囲内にあ る 値 n の よ う に 0 に非常に近 く 、 完全精
度で も 表す こ と がで き ない値。
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ ン レ ン ス ガ イ ド
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浮動小数点ユニ ッ ト (FPU)
フ ォ ーマ ッ ト
IEEE 754 の単精度浮動小数点値は、 次の 3 つの フ ィ ール ド か ら 構成 さ れてい ます。
1. 1 ビ ッ ト の符号 (sign)
2. 8 ビ ッ ト の指数部 (exponent) - ゲ タ ば き 表現
3. 23 ビ ッ ト の仮数部 (fraction) - mantissa ま たは significand
こ れ ら の フ ィ ール ド は、 図 1-22 に示す よ う に 32 ビ ッ ト ワー ド に格納 さ れます。
0
1
9
31
↑
↑
↑
符号
指数部
仮数部
図 1-22 : IEEE 754 の単精度浮動小数点フ ォ ーマ ッ ト
MicroBlaze では、 浮動小数点値 v は次の よ う に解釈 さ れます。
1. exponent = 255、 fraction <> 0 の場合、 符号ビ ッ ト にかかわ ら ず v= NaN と な り ます。
2. exponent = 255、 fraction = 0 の場合、 v= (-1)sign X ∞ と な り ます。
3. 0 < exponent < 255 の場合、 v = (-1)sign X 2(exponent - 127) X (1.fraction)
4. exponent = 0、 fraction <> 0 の場合、 v = (-1)sign X 2-126 X (0.fraction)
5. exponent = 0、 fraction = 0 の場合、 v = (-1)sign X 0 と な り ます。
実際には 3 と 5 のみが有益で、その他の値ではエ ラ ーが発生す る か、 32 ビ ッ ト では完全な精度で表
現で き ません。
繰 り 上げ/繰 り 下げ
MicroBlaze の FPU では、 IEEE 754 で指定 さ れた、 最 も 近い値に繰 り 上げ/繰 り 下げ る デフ ォ ル ト
のモー ド (Round-to-Nearest) のみが イ ンプ リ メ ン ト さ れます。 こ のモー ド では、 浮動小数点の操作
結果は、 無限の精度の結果に最 も 近い単精度値 と な り ます。 同程度に近い値が 2 つあ る 場合は、 最
下位ビ ッ ト が 0 の も のが使用 さ れます。
操作
MicroBlaze FPU 操作では、 専用の浮動小数点レ ジ ス タ フ ァ イ ルではな く 、 プ ロ セ ッ サの汎用レ ジ
ス タ が使用 さ れます。 「汎用レ ジ ス タ 」 を参照 し て く だ さ い。
演算
FPU では、 次の浮動小数点演算が イ ンプ リ メ ン ト さ れます。
•
加算 (fadd)
•
減算 (fsub)
•
乗算 (fmul)
•
除算 (fdiv)
•
平方根 (fsqrt、 C_USE_FPU = 2 の場合使用可能)
比較
FPU では、 次の浮動小数点比較が イ ンプ リ メ ン ト さ れます。
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79
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
•
小な り (fcmp.lt)
•
等価 (fcmp.eq)
•
以下 (fcmp.le)
•
大な り (fcmp.gt)
•
非等価 (fcmp.ne)
•
以上 (fcmp.ge)
•
順序付けな し (fcmp.un) - NaN で使用
変換
FPU では、 次の変換が イ ンプ リ メ ン ト さ れます (C_USE_FPU = 2 の場合)。
•
符号付 き 整数か ら 浮動小数点への変換 (flt)
•
浮動小数点か ら 符号付 き整数への変換 (fint)
例外
MicroBlaze の浮動小数点ユニ ッ ト は、 通常のハー ド ウ ェ ア例外 メ カ ニ ズ ム を使用 し ます。 例外が イ
ネーブルの場合、 IEEE 規格で指定 さ れ る状態 ( ア ン ダーフ ロ ー、 オーバーフ ロ ー、 0 での除算、 不
正な操作) お よび MicroBlaze 特定の例外であ る非正規化オペ ラ ン ド エ ラ ーに よ り 例外処理が実行
さ れます。
浮動小数点の例外が発生す る と 、デス テ ィ ネーシ ョ ン レ ジ ス タ (Rd) への書 き込みが禁止 さ れます。
こ れに よ り 、 破損 し ていないレ ジ ス タ フ ァ イ ルが浮動小数点例外ハン ド ラ に よ り 処理 さ れます。
ソ フ ト ウ ェ ア サポー ト
GCC を基本に し た EDK コ ンパ イ ラ シ ス テ ムは、 MicroBlaze API に準拠 し た浮動小数点ユニ ッ ト
を サポー ト し てい ます。 コ ンパ イ ラ の フ ラ グは、XPS ま たは SDK を使用す る場合、シ ス テ ムにあ る
FPU の タ イ プに基づき 自動的に GCC コ マン ド ラ イ ンに追加 さ れます。
倍精度の操作はすべて ソ フ ト ウ ェ アでエ ミ ュ レー ト さ れます。 xil_printf() では浮動小数点の出力は
サポー ト さ れていないので注意 し て く だ さ い。 標準 C ラ イ ブ ラ リ の printf() お よ び関連関数では浮
動小数点出力がサポー ト さ れていますが、 プ ロ グ ラ ムの コー ド サ イ ズが大き く な り ます。
ラ イ ブ ラ リ およびバイ ナ リ の互換性
EDK コ ンパ イ ラ シ ス テ ムには、ソ フ ト ウ ェ アの浮動小数点 C ラ ン タ イ ム ラ イ ブ ラ リ のみが含まれ
てい ます。 ハー ド ウ ェ ア FPU を利用す る には、ラ イ ブ ラ リ を適切な コ ンパ イ ラ オプシ ョ ン を設定 し
て再 コ ンパ イ ルす る 必要があ り ます。
別の コ ンパ イ ルが使用 さ れ る ケース では、 ビル ド 内の FPU の コ ンパ イ ラ フ ラ グが同 じ であ る こ と
を確認す る こ と が重要です。
オペ レー タ レ イ テ ン シ
FPU でサポー ト さ れてい る さ ま ざ ま な操作の レ イ テ ン シは、 第 4 章 「MicroBlaze 命令セ ッ ト アー
キ テ ク チ ャ 」 に リ ス ト さ れてい ます。 FPU 命令はパ イ プ ラ イ ン化 さ れていないため、 1 度に 1 つの
操作のみが行われます。
80
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ソ フ ト ウ ェ ア サポー ト
C 言語のプ ログ ラ ミ ング
低位のアセ ンブ リ 言語プ ロ グ ラ ミ ン グ を使用せずに FPU を最大限に活用する には、C コ ンパ イ ラ で
ど の よ う に ソ ース コ ー ド が解釈 さ れ る かを考慮する こ と が重要です。 同 じ アルゴ リ ズ ム を さ ま ざ ま
な方法で書 く こ と がで き ますが、 書 き 方に よ っ て効率の良 し 悪 し が決ま る こ と も あ り ます。
即値定数
C 言語の浮動小数点の定数はデフ ォル ト で倍精度です。 単精度の FPU を使用す る場合、 間違っ た
コ ー ド 記述を し て し ま う と 、 ソ フ ト ウ ェ ア エ ミ ュ レーシ ョ ン ルーチンで、ネ イ テ ィ ブの単精度命令
ではな く 倍精度が使用 さ れて し ま う 場合があ り ます。 こ れを回避す る には、 演算式の即値定数を単
精度に指定 し ます。
例:
float x = 0.0;
…
x += (float)1.0; /* float addition */
x += 1.0F;
/* alternative to above */
x += 1.0;
/* warning - uses double addition! */
コ ンパ イ ラ フ ラ グ -fsingle-precision-constants を使用す る こ と で、GNU C コ ンパ イ ラ で浮動小数点
定数が単精度 と し て処理 さ れ る よ う に (ANSI C 標準 と は異な る ) 設定す る こ と がで き ます。
不要な型変換を避ける
浮動小数点 と 整数の変換はハー ド ウ ェ アでサポー ト さ れてい ますが、 C_USE_FPU が 2 に設定 さ れ
てい る 場合、 で き る 限 り 変換を避け る のが最善です。
次の例は 「悪い例」 で、 浮動小数点で 1 か ら 10 の整数の平方和が計算 さ れてい ます。
float sum, t;
int i;
sum = 0.0f;
for (i = 1; i <= 10; i++) {
t = (float)i;
sum += t * t;
}
上述の コ ー ド では、各ループの繰 り 返 し で整数か ら 浮動小数点への型変換が必要です。 こ れは、次の
よ う に書 き 換え る こ と がで き ます。
float sum, t;
int i;
t = sum = 0.0f;
for(i = 1; i <= 10; i++) {
t += 1.0f;
sum += t * t;
}
上記の 2 つの コ ー ド 例で異な る結果が出力 さ れ る場合があ る ため (t の値が非常に大 き く な る な ど )、
通常、 コ ンパ イ ラ では こ の最適化を自由には実行で き ません。
平方根 ラ ン タ イ ム ラ イ ブ ラ リ 関数
標準 C ラ ン タ イ ム数学 ラ イ ブ ラ リ 関数は、 倍精度の演算を行い ます。 単精度の FPU を使用す る場
合、平方根関数 sqrt() の呼び出 し で、 FPU 命令ではな く 非効率なエ ミ ュ レーシ ョ ン ルーチンが使用
さ れます。
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81
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
#include <math.h>
…
float x=-1.0F;
…
x = sqrt(x); /* uses double precision */
こ こ では math.h ヘ ッ ダが コ ンパ イ ラ か ら の警告 メ ッ セージ を避け る ために含まれてい ます。
単精度デー タ 型で使用 さ れ る場合、結果が倍精度に変換 さ れ、 FPU を使用 し ない ラ ン タ イ ム ラ イ ブ
ラ リ コ ールが呼び出 さ れます。 そ し て、 浮動小数点への切捨てが実行 さ れます。
こ れを解決す る には、 ANSI でない関数 sqrtf() を使用 し ます。 こ れは単精度を使用 し 、 FPU を使用
し て実行す る こ と がで き ます。
例:
#include <math.h>
…
float x=-1.0F;
…
x = sqrtf(x); /* uses single precision */
こ の コー ド を コ ンパ イ ルす る場合、 コ ンパ イ ラ フ ラ グは -mhard-float お よ び -mxl-float-sqrt に加
え、 -fno-math-errno を使用す る必要があ り ます。 こ れは、 errno 変数を ア ッ プデー ト す る こ と でエ
ラ ー コ ンデ ィ シ ョ ン を処理す る ための不必要な コー ド が コ ンパ イ ラ で生成 さ れない よ う にす る た
めです。
高速シ ン プ レ ッ ク ス リ ン ク (FSL)
MicroBlaze では、 入力ポー ト と 出力ポー ト を 1 つずつ持つ高速シ ンプ レ ッ ク ス リ ン ク (FSL) イ ン
タ ーフ ェ イ ス を 16 個ま で使用で き ます。 FSL チ ャ ネルは、 ポ イ ン ト ツー ポ イ ン ト 接続 さ れた単一
方向デー タ ス ト リ ー ミ ン グ イ ン タ ーフ ェ イ ス です。FSL イ ン タ ーフ ェ イ ス の詳細は、ザ イ リ ン ク ス
EDK IP の資料のデー タ シー ト (DS449) 『Fast Simplex Link (FSL) Bus』 を参照 し て く だ さ い。
MicroBlaze の FSL イ ン タ ーフ ェ イ ス は、 32 ビ ッ ト 幅です。 別のビ ッ ト で、 送信/受信ワ ー ド が制御
信号であ る かデー タ であ る かが示 さ れます。 FSL ポー ト か ら 汎用レ ジ ス タ に情報を転送す る には、
MicroBlaze ISA の get 命令を使用 し ます。 汎用レ ジ ス タ か ら FSL ポー ト に情報を転送す る には、
put 命令を使用 し ます。 ど ち ら の命令に も 、ブ ロ ッ キ ン グ デー タ用、 ノ ンブ ロ ッ キ ン グ デー タ 用、ブ
ロ ッ キ ン グ コ ン ト ロール用、 ノ ンブ ロ ッ キ ン グ コ ン ト ロ ール用の 4 種類があ り ます。 get 命令お よ
び put 命令の詳細は、 第 4 章 「MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキ テ ク チ ャ 」 を参照 し て く だ さ い。
82
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高速シ ン プ レ ッ ク ス リ ン ク (FSL)
ハー ド ウ ェ ア ア ク セ ラ レ ー タ への FSL の使用
FSL は、プ ロ セ ッ サ パ イ プ ラ イ ンに対す る レ イ テ ン シが短い専用 イ ン タ ーフ ェ イ ス と し て使用で き
ます。そのため、プ ロ セ ッ サ実行ユニ ッ ト を カ ス タ ム ハー ド ウ ェ ア ア ク セ ラ レー タ を使用 し て拡張
す る 際に適 し ています。 図 1-23 に、 簡単な例を示 し ます。
コー ド例
FSLx
// Configure fx
カ ス タ ム ハー ド ウ ェ ア
ア ク セ ラ レー タ
cput Rc,RFSLx
MicroBlaze
// Store operands
put Ra, RFSLx // op 1
レジス タ
フ ァ イル
put Rb, RFSLx // op 2
Op1Reg
Op2Reg
ConfigReg
fx
// Load result
ResultReg
get Rt, RFSLx
FSLx
図 1-23 : ハー ド ウ ェ ア ア ク セ ラ レー タ フ ァ ン ク シ ョ ン
fx に FSL を使用 し た例
こ の方法は、 ISA を カ ス タ ム命令で拡張す る 方法に似てい ますが、 プ ロ セ ッ サ パ イ プ ラ イ ン全体の
速度がカ ス タ ム フ ァ ン ク シ ョ ンに依存 し ない と い う 利点があ り ます。 ま た、 こ の よ う に機能を拡張
す る 場合、 ソ フ ト ウ ェ ア ツール チ ェ ーンに追加の要件はあ り ません。
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83
第 1 章 : MicroBlaze アーキテ ク チ ャ
デバ ッ グおよび ト レース
デバ ッ グの概要
MicroBlaze には、 XMD (Xilinx Microprocessor Debug ) の よ う な JTAG ベース の ソ フ ト ウ ェ ア デ
バ ッ グ ツール (バ ッ グ グ ラ ン ド デバ ッ グ モー ド (BDM) デバ ッ ガ と 呼ばれ る ) を サポー ト す る デ
バッグ
イ ン タ ーフ ェ イ ス が含ま れてい ます。 こ のデバ ッ グ
イ ン タ ーフ ェ イ スは、 ザ イ リ ン ク ス
FPGA の JTAG ポー ト と と の イ ン タ ーフ ェ イ ス に使用す る マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ デバ ッ グ モジ ュ ー
ル (MDM) コ アに接続 さ れます。 複数の MicroBlaze イ ン ス タ ン ス を 1 個の MDM に接続 し てマル
チプ ロ セ ッ サをデバ ッ グで き ます。 デバ ッ グの機能は、 次の と お り です。
•
ハー ド ウ ェ アのブ レー ク ポ イ ン ト 数お よ びウ ォ ッ チポ イ ン ト 数を設定可能、 ソ フ ト ウ ェ アのブ
レー ク ポ イ ン ト 数は無制限
•
外部プ ロ セ ッ サ制御に よ り デバ ッ グ ツールで MicroBlaze を停止、 リ セ ッ ト 、 シ ン グル ス テ ッ
プ可能
•
メ モ リ 、汎用レ ジ ス タ 、特殊用途レ ジ ス タ に対す る読み出 し /書 き 込み (EAR、EDR、ESR、BTR、
お よ び PVR0 ～ PVR11 は読み出 し のみ)
•
複数のプ ロ セ ッ サを サポー ト
•
命令キ ャ ッ シ ュ お よ びデー タ キ ャ ッ シ ュ への書 き 込み
ト レ ースの概要
MicroBlaze の ト レース イ ン タ ーフ ェ イ スは、パフ ォーマ ン ス を モニ タお よ び解析する ため、多数の
内部ス テー ト 信号を送信 し ます。 ト レース イ ン タ ーフ ェ イ スは、 ザ イ リ ン ク ス が開発 し た解析 コ ア
でのみ使用す る こ と をお勧め し ます。 こ の イ ン タ ーフ ェ イ ス は、 MicroBlaze の将来の リ リ ース では
サポー ト さ れない可能性があ り ます。
84
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第2章
MicroBlaze の信号イ ン タ ー フ ェ イ ス
こ の章では、 MicroBlaze™ に接続で き る信号 イ ン タ ーフ ェ イ ス の タ イ プについて説明 し ます。次の
セ ク シ ョ ン よ り 構成 さ れてい ます。
•
概要
•
MicroBlaze I/O の概要
•
プ ロ セ ッ サ ローカル バ ス (PLB) イ ン タ ーフ ェ イ ス
•
オンチ ッ プ ペ リ フ ェ ラ ル バ ス (OPB) イ ン ターフ ェ イ ス
•
ロ ーカル メ モ リ バ ス (LMB) イ ン タ ーフ ェ イ ス
•
高速シ ンプ レ ッ ク ス リ ン ク (FSL) イ ン タ ーフ ェ イ ス
•
ザ イ リ ン ク ス CacheLink (XCL) イ ン タ ーフ ェ イ ス
•
デバ ッ グ イ ン ターフ ェ イ ス
•
ト レース イ ン ターフ ェ イ ス
•
MicroBlaze コ アの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
概要
MicroBlaze コ アは、 デー タ ア ク セ スお よ び命令ア ク セ ス に対 し 別々のバ ス イ ン タ ーフ ェ イ ス ユ
ニ ッ ト を持つハーバー ド アーキテ ク チ ャ 構造にな っ てい ます。 ロ ーカル メ モ リ バ ス (LMB)、 IBM
のプ ロ セ ッ サ ロ ーカル バ ス (PLB) ま たはオンチ ッ プ ペ リ フ ェ ラ ル バ ス (OPB)、お よ びザ イ リ ン ク
ス CacheLink (XCL) の 3 つの メ モ リ イ ン タ ーフ ェ イ ス がサポー ト さ れてい ます。 LMB では、オン
チ ッ プのデ ュ アル ポー ト ブ ロ ッ ク RAM に 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ルでア ク セ ス で き ます。 PLB お よ び
OPB イ ン タ ーフ ェ イ ス は、オンチ ッ プ と オ フチ ッ プの両方のペ リ フ ェ ラ ルお よ び メ モ リ に接続で き
ます。 CacheLink イ ン タ ーフ ェ イ スは、専用の外部 メ モ リ コ ン ト ロー ラ 用です。 ま た MicroBlaze で
は、マ ス タ お よ びス レーブ FSL イ ン タ ーフ ェ イ ス を 1 つずつ持つ高速シ ンプ レ ッ ク ス リ ン ク (FSL)
ポー ト を 16 個ま で使用で き ます。
機能
MicroBlaze バ ス は、 次のバ ス イ ン タ ーフ ェ イ ス を使用 し て コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで き ます。
•
32 ビ ッ ト の PLB V4.6 イ ン タ ーフ ェ イ ス (IBM の 『128-Bit Processor Local Bus Architectural
Specifications, Version 4.6』 を参照)
•
32 ビ ッ ト の OPB V2.0 バ ス イ ン タ ーフ ェ イ ス (IBM の 『64-Bit On-Chip Peripheral Bus,
Architectural Specifications, Version 2.0』 を参照)
•
LMB ではブ ロ ッ ク RAM を効率 よ く 転送す る単純な同期プ ロ ト コ ルを提供
•
FSL では、 高速でアービ ト レーシ ョ ン を使用 し ない ス ト リ ー ミ ン グ通信 メ カ ニズ ム を提供
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85
第 2 章 : MicroBlaze の信号イ ン タ ー フ ェ イ ス
•
XCL では、 キ ャ ッ シ ュ と 外部 メ モ リ コ ン ト ロ ー ラ の間にアービ ト レーシ ョ ン を使用 し た高速
ス ト リ ー ミ ン グ イ ン ターフ ェ イ ス を提供
•
マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ デバ ッ グ モジ ュ ール (MDM) コ ア を使用 し たデバ ッ グ イ ン タ ーフ ェ イ ス
•
パフ ォーマ ン ス解析用の ト レース イ ン ターフ ェ イ ス
MicroBlaze I/O の概要
図 2-1 お よ び表 2-1 に示す コ ア イ ン タ ーフ ェ イ ス は、 次の よ う に定義 さ れてい ます。
DPLB :デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス、 プ ロ セ ッ サ ロ ーカル バ ス
DOPB : デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス、 オンチ ッ プ ペ リ フ ェ ラ ル バ ス
DLMB : デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス、 ロ ーカル メ モ リ バ ス (BRAM のみ)
IPLB :命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス、 プ ロ セ ッ サ ロ ーカル バ ス
IOPB : 命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス、 オンチ ッ プ ペ リ フ ェ ラ ル バ ス
ILMB : 命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス、 ロ ーカル メ モ リ バ ス (BRAM のみ)
MFSL 0..15 : FSL マ ス タ イ ン タ ーフ ェ イ ス
DWFSL 0..15 :FSL マ ス タ 直接接続 イ ン タ ーフ ェ イ ス
SFSL 0..15 : FSL ス レーブ イ ン タ ーフ ェ イ ス
DRFSL 0..15 : FSL ス レーブ直接接続 イ ン タ ーフ ェ イ ス
IXCL :命令側ザ イ リ ン ク ス CacheLink イ ン タ ーフ ェ イ ス (FSL マ ス タ / ス レーブ ペア )
DXCL :デー タ 側ザ イ リ ン ク ス CacheLink イ ン ターフ ェ イ ス (FSL マ ス タ / ス レーブ ペア )
コ ア : ク ロ ッ ク 、 リ セ ッ ト 、 デバ ッ グ、 ト レース用のその他の信号
命令側
バス イ ン タ ー フ ェ イ ス
デー タ 側
バス イ ン タ ー フ ェ イ ス
MMU (Memory Management Unit)
UTLB
ITLB
IXCL_S
デー タ キ ャ ッ シ ュ
命令キ ャ ッ シ ュ
IXCL_M
DTLB
ALU
プログラム
カウン タ
シフ ト
特殊用途
レジス タ
バレル シ フ ト
乗算器
IPLB
DXCL_M
DXCL_S
DPLB
除算器
IOPB
バス
IF
ILMB
FPU
バス
命令
バッ フ ァ
DOPB
IF
DLMB
命令
デコー ド
MFSL 0..15
または
レ ジ ス タ フ ァ イル
32 X 32b
DWFSL 0..15
SFSL 0..15
ま たは
オプ シ ョ ンの機能
DRFSL 0..15
図 2-1 : MicroBlaze コ アのブ ロ ッ ク 図
86
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
MicroBlaze I/O の概要
表 2-1 : MicroBlaze コ ア I/O のサマ リ
インター
フ ェ イス
I/O
DM_ABus[0:31]
DOPB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB ア ド レ ス バ ス
DM_BE[0:3]
DOPB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB バ イ ト イ ネーブル
DM_busLock
DOPB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB バ ス ロ ッ ク
DM_DBus[0:31]
DOPB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB 書 き込みデー タ バ ス
DM_request
DOPB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB バ ス要求
DM_RNW
DOPB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB 読み出 し 、 書 き込みは
なし
DM_select
DOPB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB セ レ ク ト
DM_seqAddr
DOPB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB シーケ ン シ ャ ル
アド レス
DOPB_DBus[0:31]
DOPB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB 読み出 し デー タ バ ス
DOPB_errAck
DOPB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB エ ラ ー通知
DOPB_MGrant
DOPB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB バ ス許可
DOPB_retry
DOPB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB バ ス サ イ ク ル再試行
DOPB_timeout
DOPB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB タ イ ム ア ウ ト エ ラ ー
DOPB_xferAck
DOPB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB 転送 ACK 信号
IM_ABus[0:31]
IOPB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB ア ド レ ス バ ス
IM_BE[0:3]
IOPB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB バ イ ト イ ネーブル
IM_busLock
IOPB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB バ ス ロ ッ ク
IM_DBus[0:31]
IOPB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB 書 き込みデー タ バ ス
(常に 0x00000000)
IM_request
IOPB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB バ ス要求
IM_RNW
IOPB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB 読み出 し 、 書 き込みはな
し (IM_select に接続)
IM_select
IOPB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB セ レ ク ト
IM_seqAddr
IOPB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB シーケ ン シ ャ ル ア ド レ ス
IOPB_DBus[0:31]
IOPB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB 読み出 し デー タ バ ス
IOPB_errAck
IOPB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB エ ラ ー通知
IOPB_MGrant
IOPB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB バ ス許可
IOPB_retry
IOPB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB バ ス サ イ ク ル再試行
IOPB_timeout
IOPB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB タ イ ム ア ウ ト エ ラ ー
IOPB_xferAck
IOPB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス OPB 転送 ACK 信号
DPLB_M_ABort
DPLB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 中止バス要求 イ ン ジ
ケー タ
DPLB_M_ABus
DPLB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB ア ド レ ス バ ス
DPLB_M_UABus
DPLB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 上位ア ド レ ス バ ス
信号
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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説明
87
第 2 章 : MicroBlaze の信号イ ン タ ー フ ェ イ ス
表 2-1 : MicroBlaze コ ア I/O のサマ リ (続き )
インター
フ ェ イス
I/O
DPLB_M_BE
DPLB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB バ イ ト イ ネーブル
DPLB_M_busLock
DPLB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB バス ロ ッ ク
DPLB_M_lockErr
DPLB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB ロ ッ ク エ ラ ー イ ン ジ
ケー タ
DPLB_M_MSize
DPLB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB マ ス タ デー タ バ ス
サイズ
DPLB_M_priority
DPLB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB バス要求優先順位
DPLB_M_rdBurst
DPLB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB バース ト 読み出 し 転送
イ ン ジ ケー タ
DPLB_M_request
DPLB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB バス 要求
DPLB_M_RNW
DPLB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 読み出 し 、 書き 込みは
なし
DPLB_M_size
DPLB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 転送サ イ ズ
DPLB_M_TAttribute
DPLB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 転送属性バス
DPLB_M_type
DPLB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 転送形式
DPLB_M_wrBurst
DPLB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB バース ト 書き 込み転送
イ ン ジ ケー タ
DPLB_M_wrDBus
DPLB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 書き 込みデー タ バ ス
DPLB_MBusy
DPLB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB ス レーブ ビ ジー イ ン
ジ ケー タ
DPLB_MRdErr
DPLB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB ス レーブ読み出 し
エ ラ ー イ ン ジ ケー タ
DPLB_MWrErr
DPLB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB ス レーブ書き 込み
エ ラ ー イ ン ジ ケー タ
DPLB_MIRQ
DPLB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB ス レーブ割 り 込み イ ン
ジ ケー タ
DPLB_MWrBTerm
DPLB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 終端書 き込みバース ト
イ ン ジ ケー タ
DPLB_MWrDAck
DPLB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 書き 込みデー タ 応答
DPLB_MAddrAck
DPLB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB ア ド レ ス応答
DPLB_MRdBTerm
DPLB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 終端読み出 し バース ト
イ ン ジ ケー タ
DPLB_MRdDAck
DPLB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 読み出 し デー タ 応答
DPLB_MRdDBus
DPLB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 読み出 し デー タ バ ス
DPLB_MRdWdAddr
DPLB
I
データ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 読み出し ワ ード ア ド
レス
DPLB_MRearbitrate
DPLB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB バス 再アービ ト レー
シ ョ ン イ ン ジ ケー タ
DPLB_MSSize
DPLB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB ス レーブ デー タ バ ス
サイズ
信号
88
japan.xilinx.com
説明
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
MicroBlaze I/O の概要
表 2-1 : MicroBlaze コ ア I/O のサマ リ (続き )
インター
フ ェ イス
I/O
DPLB_MTimeout
DPLB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB バス タ イ ム ア ウ ト
IPLB_M_ABort
IPLB
O
命令イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 中止バス 要求イ ン ジケ ータ
IPLB_M_ABus
IPLB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB ア ド レ ス バス
IPLB_M_UABus
IPLB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 上位ア ド レ ス バス
IPLB_M_BE
IPLB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB バ イ ト イ ネーブル
IPLB_M_busLock
IPLB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB バ ス ロ ッ ク
IPLB_M_lockErr
IPLB
O
命令イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB ロ ッ ク エラ ー イ ン ジ
ケ ータ
IPLB_M_MSize
IPLB
O
命令イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB マス タ データ バス サイ ズ
IPLB_M_priority
IPLB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB バ ス要求優先順位
IPLB_M_rdBurst
IPLB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB バース ト 読み出 し 転送
イ ン ジ ケー タ
IPLB_M_request
IPLB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB バ ス要求
IPLB_M_RNW
IPLB
O
命令イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 読み出し 、 書き 込みはなし
IPLB_M_size
IPLB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 転送サ イ ズ
IPLB_M_TAttribute
IPLB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 転送属性バ ス
IPLB_M_type
IPLB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 転送形式
IPLB_M_wrBurst
IPLB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB バース ト 書 き込み転送
イ ン ジ ケー タ
IPLB_M_wrDBus
IPLB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 書 き込みデー タ バス
IPLB_MBusy
IPLB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB ス レーブ ビ ジー イ ン ジ
ケー タ
IPLB_MRdErr
IPLB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB ス レーブ読み出 し エ ラ ー
イ ン ジ ケー タ
IPLB_MWrErr
IPLB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB ス レーブ書 き込みエ ラ ー
イ ン ジ ケー タ
IPLB_MIRQ
IPLB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB ス レーブ割 り 込み イ ン ジ
ケー タ
IPLB_MWrBTerm
IPLB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 終端書 き込みバース ト
イ ン ジ ケー タ
IPLB_MWrDAck
IPLB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 書 き込みデー タ 応答
IPLB_MAddrAck
IPLB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB ア ド レ ス応答
IPLB_MRdBTerm
IPLB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 終端読み出 し バース ト
イ ン ジ ケー タ
IPLB_MRdDAck
IPLB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 読み出 し デー タ 応答
IPLB_MRdDBus
IPLB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 読み出 し デー タ バス
IPLB_MRdWdAddr
IPLB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB 読み出 し ワ ー ド ア ド レ ス
IPLB_MRearbitrate
IPLB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB バ ス再アービ ト レーシ ョ
ン イ ン ジ ケー タ
信号
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
japan.xilinx.com
説明
89
第 2 章 : MicroBlaze の信号イ ン タ ー フ ェ イ ス
表 2-1 : MicroBlaze コ ア I/O のサマ リ (続き )
インター
フ ェ イス
I/O
IPLB_MSSize
IPLB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB ス レーブ デー タ バ ス
サイズ
IPLB_MTimeout
IPLB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス PLB バ ス タ イ ム ア ウ ト
Data_Addr[0:31]
DLMB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス LMB ア ド レ ス バス
Byte_Enable[0:3]
DLMB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス LMB バ イ ト イ ネーブル
Data_Write[0:31]
DLMB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス LMB 書 き込みデー タ バス
D_AS
DLMB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス LMB ア ド レ ス ス ト ロ ーブ
Read_Strobe
DLMB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス LMB 読み出 し ス ト ロ ーブ
Write_Strobe
DLMB
O
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス LMB 書 き込みス ト ロ ーブ
Data_Read[0:31]
DLMB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス LMB 読み出 し デー タ バス
DReady
DLMB
I
デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス LMB デー タ Ready
Instr_Addr[0:31]
ILMB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス LMB ア ド レ ス バ ス
I_AS
ILMB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス LMB ア ド レ ス ス ト ロ ーブ
IFetch
ILMB
O
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス LMB 命令フ ェ ッ チ
Instr[0:31]
ILMB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス LMB 読み出 し デー タ バ ス
IReady
ILMB
I
命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス LMB デー タ Ready
FSL0_M .. FSL15_M
MFSL
O
出力 FSL チ ャ ネルへのマ ス タ イ ン タ ーフ ェ イ ス
信号
ま たは
MFSL は FSL バス 接続に、 DWFSL は FSL ス レーブ
DWFSL
FSL0_S .. FSL15_S
SFSL
説明
と の直接接続に使用 さ れます。
I
ま たは
入力 FSL チ ャ ネルへの ス レーブ イ ン タ ーフ ェ イ ス
SFSL は FSL バ ス接続に、DRFSL は FSL マ ス タ と の
DRFSL
直接接続に使用 さ れます。
ICache_FSL_in...
IXCL_S
IO
命令側 CacheLink FSL ス レーブ イ ン タ ーフ ェ イ ス
ICache_FSL_out...
IXCL_M
IO
命令側 CacheLink FSL マ ス タ イ ン タ ーフ ェ イ ス
DCache_FSL_in...
DXCL_S
IO
デー タ 側 CacheLink FSL ス レーブ イ ン タ ーフ ェ イ ス
DCache_FSL_out...
DXCL_M
IO
デー タ 側 CacheLink FSL マ ス タ イ ン タ ーフ ェ イ ス
Interrupt
コア
I
割 り 込み
Reset1
コア
I
コ ア リ セ ッ ト 、 ア ク テ ィ ブ High。 1 Clk ク ロ ッ ク
サ イ ク ル以上保持す る必要あ り 。
Mb_Reset1
コア
I
コ ア リ セ ッ ト 、 ア ク テ ィ ブ High。 1 Clk ク ロ ッ ク
サ イ ク ル以上保持す る必要あ り 。
Clk
コア
I
ク ロ ッ ク2
Ext_BRK
コア
I
MDM か ら の BREAK 信号
Ext_NM_BRK
コア
I
MDM か ら のマ ス ク 不可の BREAK 信号
MB_Halted
コア
O
デバ ッ グ イ ン タ ーフ ェ イ ス を介 し た、 ま たは
Dbg_Stop の設定に よ る パ イ プ ラ イ ン停止
90
japan.xilinx.com
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
プ ロ セ ッ サ ロー カル バス (PLB) イ ン タ ー フ ェ イ ス
表 2-1 : MicroBlaze コ ア I/O のサマ リ (続き )
インター
フ ェ イス
I/O
説明
Dbg_Stop
コア
I
無条件でパ イ プ ラ イ ン を停止 し ます。 立ち上が り
エ ッ ジの検出パルスは最低 Clk ク ロ ッ ク サ イ ク ル間
保持する 必要あ り 。 C_DEBUG_ENABLED が 1 に
設定 さ れ る と き のみ影響を受け ます。
Dbg_...
コア
IO
Trace_...
コア
O
信号
MDM か ら のデバ ッ グ信号 (表 2-9 参照)
リ アル タ イ ム ハー ド ウ ェ ア解析用の ト レース信号
(表 2-10 参照)
1. Reset 信号お よ び Mb_Reset 信号の働 き は同 じ ですが、 Reset は主に OPB イ ン タ ー フ ェ イ ス で、
Mb_Reset は PLB イ ン タ ーフ ェ イ ス で使用 さ れ ま す。
2. MicroBlaze is のデザ イ ンは Clk 信号に同期 し ま す。 ただ し 、 ハー ド ウ ェ ア デバ ッ グ ロ ジ ッ ク は Dbg_Clk
信号に同期 し ま す。 ハー ド ウ ェ ア デバ ッ グ ロ ジ ッ ク が使用 さ れない場合は Clk 信号には最小周波数の制限
はあ り ま せん。 使用 さ れ る 場合は こ れ ら の ク ロ ッ ク 領域間で信号が送信 さ れ ま すが、 Clk 信号の周波数を
Dbg_Clk の周波数 よ り も 高 く す る 必要があ り ます。
プ ロ セ ッ サ ロー カル バス (PLB) イ ン タ ー フ ェ イ ス
MicroBlaze の PLB イ ン フ ァ ーフ ェ イ スは、バ イ ト イ ネーブルが可能な 32 ビ ッ ト のマ ス タ と し て イ
ンプ リ メ ン ト さ れてい ます。詳細は、『IBM 128-Bit Processor Local Bus Architectural Specification
(v4.6)』 を参照 し て く だ さ い。
オン チ ッ プ ペ リ フ ェ ラル バス (OPB) イ ン タ ー フ ェ イ ス
MicroBlaze の OPB イ ン タ ーフ ェ イ ス は、 バイ ト イ ネーブルが可能な マス タ と し てイ ン プリ メ ン
ト さ れて いま す。 詳細は、『 OPB Usage in Xilinx FPGA』 を 参照し てく ださ い。
ロー カル メ モ リ バス (LMB) イ ン タ ー フ ェ イ ス
LMB は、主にオンチ ッ プ ブ ロ ッ ク RAM にア ク セ スする ために使用する 同期バス です。 こ のバ ス で
は、最小数の制御信号 と 単純なプ ロ ト コ ルを 1 個使用 し て、 ロ ーカル ブ ロ ッ ク RAM に 1 ク ロ ッ ク
サ イ ク ルでア ク セ ス で き ます。 LMB の信号 と その定義を次の表に示 し ます。 LMB 信号はすべてア
ク テ ィ ブ High です。
LMB 信号のイ ン タ ー フ ェ イ ス
表 2-2 : LMB バスの信号
デー タ
イ ン ターフ ェ イス
命令
イン ターフ ェ イス
タ イプ
Addr[0:31]
Data_Addr[0:31]
Instr_Addr[0:31]
O
ア ド レ ス バス
Byte_Enable[0:3]
Byte_Enable[0:3]
未使用
O
バ イ ト イ ネーブル
Data_Write[0:31]
Data_Write[0:31]
未使用
O
書き 込みデー タ バ ス
AS
D_AS
I_AS
O
ア ド レ ス ス ト ロ ーブ
Read_Strobe
Read_Strobe
IFetch
O
読み出 し 中
Write_Strobe
Write_Strobe
未使用
O
書き 込み中
信号
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
japan.xilinx.com
説明
91
第 2 章 : MicroBlaze の信号イ ン タ ー フ ェ イ ス
表 2-2 : LMB バスの信号
デー タ
イ ン ターフ ェ イス
命令
イン ターフ ェ イス
タ イプ
Data_Read[0:31]
Data_Read[0:31]
Instr[0:31]
I
読み出 し デー タ バ ス
Ready
DReady
IReady
I
次の転送の準備完了
Clk
Clk
Clk
I
バス ク ロ ッ ク
信号
説明
Addr[0:31]
ア ド レ ス バ ス は コ アの出力で、 現在の転送に よ り ア ク セ ス さ れてい る メ モ リ ア ド レ ス を示 し ます。
こ のバ スは AS が High の と き のみ有効です。複数の ク ロ ッ ク サ イ ク ルが必要 と な る ア ク セ ス では、
Addr[0:31] はその転送の最初の ク ロ ッ ク サ イ ク ルでのみ有効です。
Byte_Enable[0:3]
バ イ ト イ ネーブル信号は コ アの出力で、 有効なデー タ を含むデー タ バ ス のバ イ ト レーン を示 し ま
す。 Byte_Enable[0:3] は、 AS が High の と き のみ有効です。複数の ク ロ ッ ク サ イ ク ルが必要 と な る
ア ク セ ス では、Byte_Enable[0:3] はその転送の最初の ク ロ ッ ク サ イ ク ルでのみ有効です。 次の表に、
Byte_Enable[0:3] の有効な値を示 し ます。
表 2-3 : Byte_Enable[0:3] での有効値
使用 さ れるバイ ト レーン
Byte_Enable[0:3]
Data[0:7]
Data[8:15]
Data[16:23]
Data[24:31]
0000
0001
x
0010
x
0100
1000
x
x
0011
1100
x
x
1111
x
x
x
x
x
x
Data_Write[0:31]
書 き 込みデー タ バ ス は コ アの出力で、 メ モ リ に書 き込まれ るデー タ が含まれています。 こ のバ スは
AS が High の と き にのみ有効です。 Byte_Enable[0:3] で指定 さ れ る バ イ ト レーンにのみ有効な
デー タ が含まれてい ます。
AS
ア ド レ ス ス ト ローブは コ アの出力で、転送の開始を示 し 、ア ド レ ス バ スお よ びバ イ ト イ ネーブルを
有効に し ます。 こ の ス ト ロ ーブは、転送の最初の ク ロ ッ ク サ イ ク ルでのみ High にな り 、その後次の
転送の開始ま で Low にな り ます。
Read_Strobe
読み出 し ス ト ロ ーブは コ アの出力で、読み出 し 転送が進行中であ る こ と を示 し ます。 こ の信号は、転
送の最初の ク ロ ッ ク サ イ ク ルで High にな り 、 Ready 信号が High にな っ た後の ク ロ ッ ク サ イ ク ル
92
japan.xilinx.com
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
ロー カル メ モ リ バス (LMB) イ ン タ ー フ ェ イ ス
ま で High の ま ま にな る場合があ り ます。 次の ク ロ ッ ク サ イ ク ルで新た な読み出 し 転送が直接開始
さ れ る 場合は、 Read_Strobe は High の ま ま にな り ます。
Write_Strobe
書 き 込みス ト ロ ーブは コ アの出力で、書 き込み転送が進行中であ る こ と を示 し ます。 こ の信号は、転
送の最初の ク ロ ッ ク サ イ ク ルで High にな り 、 Ready 信号が High にな っ た後の ク ロ ッ ク サ イ ク ル
ま で High の ま ま にな る場合があ り ます。 次の ク ロ ッ ク サ イ ク ルで新た な書 き込み転送が直接開始
さ れ る 場合は、 Write_Strobe は High の ま ま にな り ます。
Data_Read[0:31]
読み出 し バ ス は コ アへの入力で、 メ モ リ か ら 読み出 さ れたデー タ を含みます。 Data_Read[0:31] は、
Ready 信号が High の と き の ク ロ ッ ク の立ち上が り エ ッ ジで有効です。
Ready
Ready 信号はコ アへの入力で、現在の転送が完了し 、次のク ロ ッ ク サイ ク ルで次の転送が開始可能で
あ る こ と を 示し ま す。 こ の信号は、 ク ロ ッ ク の立ち上がり エッ ジでサン プリ ン グ さ れま す。 読み出し
では、こ の信号は Data_Read[0:31] バス が有効であ る こ と を 示し 、書き 込みでは Data_Write[0:31] バ
ス がロ ーカ ル メ モリ に書き 込ま れたこ と を 示し ま す。
Clk
LMB での動作は、 すべて MicroBlaze コ アの ク ロ ッ ク に同期 し てい ます。
LMB ト ラ ンザ ク シ ョ ン
次に LMB バ ス の動作の例を示 し ます。
一般的な書き込み動作
Clk
Addr
A0
Byte_Enable
1111
Data_Write
D0
AS
Read_Strobe
Write_Strobe
Data_Read
Ready
図 2-2 : LMB での一般的な書き込み動作
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
japan.xilinx.com
93
第 2 章 : MicroBlaze の信号イ ン タ ー フ ェ イ ス
一般的な読み出 し 動作
Clk
Addr
A0
Byte_Enable
1111
Data_Write
AS
Read_Strobe
Write_Strobe
Data_Read
D0
Ready
図 2-3 : LMB の一般的な読み出 し 動作
連続書き込み動作
Clk
Addr
A0
A1
A2
Byte_Enable
BE0
BE1
BE2
Data_Write
AS
Read_Strobe
Write_Strobe
Data_Read
Ready
図 2-4 : LMB での連続書き込み動作
1 サイ ク ルの連続読み出 し 動作
Clk
Addr
A0
A1
A2
Byte_Enable
BE0
BE1
BE2
D0
D1
Data_Write
AS
Read_Strobe
Write_Strobe
Data_Read
D2
Ready
図 2-5 : LMB での 1 サイ ク ルの連続読み出 し 動作
94
japan.xilinx.com
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
ロー カル メ モ リ バス (LMB) イ ン タ ー フ ェ イ ス
読み出 し /書き込み混合の連続動作
Clk
Addr
A0
A1
Byte_Enable
BE0
BE1
Data_Write
D0
AS
Read_Strobe
Write_Strobe
Data_Read
D1
Ready
図 2-6 : 読み出 し /書き込み混合の連続動作
デー タ の読み出 し および書き込み操作
MicroBlaze のデー タ 側のバ ス イ ン タ ーフ ェ イ ス では、 次の転送を サポー ト す る のに必要 と な る 読
み出 し 操作お よ び書 き 込み操作が実行 さ れます。
•
ワ ー ド デバ イ スへのバ イ ト 、 ハーフ ワー ド 、 ワー ド 転送
•
ハーフ ワ ー ド デバ イ スへのバ イ ト 、 ハーフ ワー ド 転送
•
バ イ ト デバ イ スへのバ イ ト 転送
MicroBlaze では、 指定デバ イ ス の転送サ イ ズ を超え る転送はサポー ト さ れていません。 こ れ ら の転
送では、 MicroBlaze バ ス イ ン タ ーフ ェ イ ス でサポー ト さ れていないダ イ ナ ミ ッ ク バ ス サ イ ジ ン グ
お よ び変換サ イ ク ルが必要 と な り ます。 読み出 し サ イ ク ルに対す るデー タ 操作を表 2-4 に、 書 き 込
みサ イ ク ルに対す る デー タ 操作を表 2-5 に示 し ます。
表 2-4 : 読み出 し デー タ の操作 ( レ ジ ス タ rD への読み込み)
レ ジ ス タ rD デー タ
[30:31]
Byte_Enable
[0:3]
転送サイ ズ
11
0001
バイ ト
Byte3
10
0010
バイ ト
Byte2
01
0100
バイ ト
Byte1
00
1000
バイ ト
Byte0
10
0011
ハーフ ワー ド
Byte2
Byte3
00
1100
ハーフ ワー ド
Byte0
Byte1
00
1111
ワー ド
Byte2
Byte3
ア ド レス
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
japan.xilinx.com
rD[0:7]
Byte0
rD[8:15]
Byte1
rD[16:23]
rD[24:31]
95
第 2 章 : MicroBlaze の信号イ ン タ ー フ ェ イ ス
表 2-5 : 書き込みデー タ の操作 ( レ ジ ス タ rD から の格納)
書き込みデー タ バスのバイ ト
ア ド レ ス Byte_Enable
転送サイ ズ
[30:31]
[0:3]
11
0001
バイ ト
10
0010
バイ ト
01
0100
バイ ト
00
1000
バイ ト
10
0011
ハーフ ワ ー ド
00
1100
ハーフ ワ ー ド
00
1111
ワー ド
Byte0
Byte1
Byte2
Byte3
rD[24:31]
rD[24:31]
rD[24:31]
rD[24:31]
rD[16:23]
rD[24:31]
rD[0:7]
rD[8:15]
rD[16:23]
rD[24:31]
rD[16:23]
rD[24:31]
メ モ : その他の OPB マ ス タ では、MicroBlaze で許容 さ れ る バ イ ト レーン配置での要件 よ り も 制限
が多い可能性があ り ます。 OPB の ス レーブ デバ イ ス は、 通常最上位のバ イ ト レーンに接続 さ れて
い る バ イ ト デバ イ スお よ び最上位のハーフ ワ ー ド レーンに接続 さ れてい る ハーフ ワ ー ド デバ イ ス
に、 左揃えで接続 さ れてい ます。 MicroBlaze の操作 ロ ジ ッ ク では、 こ の接続方法が完全にサポー ト
さ れてい ます。
高速シ ン プ レ ッ ク ス リ ン ク (FSL) イ ン タ ー フ ェ イ ス
FSL バ ス では、出力 FIFO と 入力 FIFO 間のポ イ ン ト ツー ポ イ ン ト 通信が可能です。 ジ ェ ネ リ ッ ク
FSL プ ロ ト コ ルの詳細は、 ザ イ リ ン ク ス EDK IP の資料の デー タ シー ト (DS449) 『Fast Simplex
Link (FSL) Bus』 を参照 し て く だ さ い。
マス タ FSL 信号のイ ン タ ー フ ェ イ ス
MicroBlaze では、 16 個ま でのマ ス タ FSL イ ン タ ーフ ェ イ ス を使用で き ます。 マ ス タ 信号を表 2-6
に示 し ます。
表 2-6 : マス タ FSL 信号
信号名
96
説明
VHDL の型
方向
FSLn_M_Clk
クロック
std_logic
入力
FSLn_M_Write
デー タ が出力 FSL に書 き込まれてい る
こ と を示す ラ イ ト イ ネーブル信号
std_logic
出力
FSLn_M_Data
出力 FSL に書き 込まれ る デー タ 値
std_logic_vector
出力
FSLn_M_Control
出力 FSL に書き 込まれ る 制御ビ ッ ト 値
std_logic
出力
FSLn_M_Full
出力 FIFO が フルであ る こ と を示すフル
ビッ ト
std_logic
入力
japan.xilinx.com
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
高速シ ン プ レ ッ ク ス リ ン ク (FSL) イ ン タ ー フ ェ イ ス
ス レ ーブ FSL 信号のイ ン タ ー フ ェ イ ス
MicroBlaze では、16 個ま での ス レーブ FSL イ ン タ ーフ ェ イ ス を使用で き ます。 ス レーブ FSL イ ン
タ ーフ ェ イ ス信号を表 2-7 に示 し ます。
表 2-7 : ス レーブ FSL 信号
信号名
説明
VHDL の型
方向
FSLn_S_Clk
クロック
std_logic
入力
FSLn_S_Read
デー タ が入力 FSL か ら 読み出
さ れてい る こ と を示す読み出 し
ACK 信号
std_logic
出力
FSLn_S_Data
入力 FSL の一番上で現在読み
出 し 可能なデー タ 値
std_logic_vector
入力
FSLn_S_Control
入力 FSL の一番上で現在読み
出 し 可能な制御ビ ッ ト 値
std_logic
入力
FSLn_S_Exists
入力 FSL にデー タ が存在す る
こ と を示すフ ラ グ
std_logic
入力
FSL ト ラ ンザ ク シ ョ ン
FSL バス書き込み動作
MicroBlaze に よ る FSL バスへの書き 込みは、 put 命令ま たは putd 命令の 1 つを使用 し て実行 さ れ
ます。 書 き 込みでは、 レ ジ ス タ の内容が出力 FSL に転送 さ れます。 こ の転送は通常、 FSL FIFO が
フルにな ら なければ、 ブ ロ ッ キ ン グ モー ド の書 き込み (put お よ び cput 命令) では 1 ク ロ ッ ク サ イ
ク ルで完了 し ます。 FSL FIFO が フルにな る と 、FSL フル フ ラ グが Low にな る ま でプ ロ セ ッ サが ス
ト ール し ます。 接頭辞が n の ノ ンブ ロ ッ キ ン グ命令では、 FSL が フルで も 、 転送は 1 ク ロ ッ ク サ イ
ク ルで完了 し ます。 FSL が フルの場合、書 き 込みは実行 さ れず、MSR のキ ャ リ ー ビ ッ ト が設定 さ れ
ます。
FSL バス読み出 し 動作
MicroBlaze に よ る FSL バス か ら の読み出 し は、 get 命令ま たは getd 命令の 1 つを使用 し て実行 さ
れます。 読み出 し が実行 さ れ る と 、 入力 FSL の内容が汎用レ ジ ス タ に転送 さ れます。 こ の転送は通
常、 FSL FIFO にデー タ が存在すれば、 ブ ロ ッ キ ン グ モー ド の読み出 し では 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ルで
完了 し ます。 FSL FIFO が空にな る と 、FSL にデー タ が存在す る こ と を示すフ ラ グが High にな る ま
でプ ロ セ ッ サが こ の命令で ス ト ール し ます。 接頭辞が n の ノ ンブ ロ ッ キ ン グ モー ド 命令では、 FSL
が空であ る か ど う かにかかわ ら ず、 転送は 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ルで完了 し ます。 FSL が空の場合、
デー タ 転送は実行 さ れず、 MSR のキ ャ リ ー ビ ッ ト が設定 さ れます。
直接 FSL 接続
直接 FSL 接続を使用す る と 、 FSL バス を使用する 必要がな く な り ます。 直接接続には FSL バ ス
FIFO が含まれないため、 2 つの接続 さ れた IP コ ア間にバ ッ フ ァ を必要 と し ない場合に有用です。
バ ッ フ ァ を使用 し なければ、通信レ イ テ ン シお よ び必要な イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン リ ソ ース が削減
さ れます。
各 MicroBlaze FSL イ ン タ ーフ ェ イ ス で、直接 FSL 接続ま たは FSL バス のいずれかを 使用でき ま す。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
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97
第 2 章 : MicroBlaze の信号イ ン タ ー フ ェ イ ス
MicroBlaze DWFSL イ ン タ ーフ ェ イ ス は直接 FSL 接続上の イ ニシエー タ で、 DWFSL タ ーゲ ッ ト
にのみ接続で き ます。 DWFSL イ ニ シエー タ と タ ーゲ ッ ト の信号は同名で、表 2-6 に示 さ れ る MFSL
信号 と 同一です。 MicroBlaze では DWFSL イ ン タ ーフ ェ イ ス を使用 し て、put ま たは putd 命令のい
ずれかでデー タ を タ ーゲ ッ ト に書 き込みます。
MicroBlaze DRFSL イ ン ターフ ェ イ ス は直接 FSL 接続上の タ ーゲ ッ ト で、 DRFSL イ ニ シエー タ に
のみ接続で き ます。 DRFSL イ ニシエー タ と タ ーゲ ッ ト の信号は同名で、表 2-7 に示 さ れ る SFSL 信
号 と 同一です。 MicroBlaze では DRFSL イ ン タ ーフ ェ イ ス を使用 し て、 get 命令ま たは getd 命令の
いずれかでデー タ を イ ニ シエー タ か ら 読み出 し ます。
XCL (ザ イ リ ン ク ス CacheLink) イ ン タ ーフ ェ イ スは直接 FSL 接続を使用 し て イ ンプ リ メ ン ト さ れ
ます。
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
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ザイ リ ン ク ス CacheLink (XCL) イ ン タ ー フ ェ イ ス
ザイ リ ン ク ス CacheLink (XCL) イ ン タ ー フ ェ イ ス
ザ イ リ ン ク ス CacheLink (XCL) は、 外部 メ モ リ にア ク セ スす る ためのハ イ パフ ォーマン ス ソ
リ ュ ーシ ョ ンです。 CacheLink イ ン タ ーフ ェ イ ス は、 MPMC な ど の統合 FSL バ ッ フ ァ を使用 し て
メ モ リ コ ン ト ロー ラ に直接接続す る よ う に設計 さ れてい ます。 こ の方法を使用す る と イ ン ス タ ン シ
エーシ ョ ン数 も 最少にな り 、 レ イ テ ン シが最短にな り ます (図 2-7 を参照)。
回路図
MHS コ ー ド 例
BEGIN microblaze
...
BUS_INTERFACE IXCL = myIXCL
...
END
FSL
FSL
メモリ
コ ン ト ロー ラ
BEGIN mch_opb_sdram
...
BUS_INTERFACE MCH0 = myIXCL
...
END
MicroBlaze
図 2-7 : 統合 FSL バ ッ フ ァ を使用 し た CacheLink の接続 (命令キ ャ ッ シ ュのみを使用)
こ のイ ン タ ーフ ェ イ ス は、 キャ ッ シュ を イ ネーブルにし たと き のみ使用可能です。 命令側ま たはデー
タ 側のいずれか一方のみに CacheLink のキャ ッ シュ を 使用する こ と も でき ま す。
メ モ リ ロ ケーシ ョ ンのア ク セ ス方法は、 命令キ ャ ッ シ ュ ではパ ラ メ ー タ C_ICACHE_ALWAYS_
USED、 データ キャ ッ シュ ではパラ メ ータ C_DCACHE_ALWAYS_USED によ っ て決ま り ま す。 パ
ラ メ ータ が 1 に設定さ れている 場合は、キャ ッ シュ 可能な範囲内のメ モリ は常に CacheLink を 介し て
アク セス さ れ、0 に設定さ れている 場合は、ソ フ ト ウ ェ アでオフ に設定さ れている 場合 (MSR[DCE]=0
ま たは MSR[ICE]=0) に、 PLB ま たは OPB を使用 し てア ク セ ス さ れます。
キ ャ ッ シ ュ 可能な範囲外の メ モ リ ロ ケーシ ョ ンは、PLB、OPB ま たは LMB を使用 し てア ク セ ス さ
れます。
CacheLink キ ャ ッ シ ュ コ ン ト ロ ー ラ では、選択 さ れてい る プ ロ ト コ ルに よ り 、 ク リ テ ィ カル ワ ー ド
フ ァ ース ト ま たは リ ニ ア フ ェ ッ チを使用 し て、 4 ま たは 8 キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンが処理 さ れます。 ま
た、 キ ャ ッ シ ュ へのア ク セ ス に PLB ま たは OPB バ ス を使用 し ないため、 キ ャ ッ シ ュ 以外の メ モ リ
ア ク セ ス の競合が減少 し ます。
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第 2 章 : MicroBlaze の信号イ ン タ ー フ ェ イ ス
CacheLink 信号のイ ン タ ー フ ェ イ ス
MicroBlaze の CacheLink 信号を表 2-8 に示 し ます。
表 2-8 : MicroBlaze の CacheLink 信号
信号名
100
説明
VHDL の型
方向
ICACHE_FSL_IN_Clk
命令側戻 り 読み出 し デー タ FSL
への ク ロ ッ ク 出力
std_logic
出力
ICACHE_FSL_IN_Read
命令側戻 り 読み出 し デー タ FSL
への読み出 し 信号
std_logic
出力
ICACHE_FSL_IN_Data
命令側戻 り 読み出 し デー タ FSL
か ら の読み出 し デー タ
std_logic_vector
(0 ～ 31)
入力
ICACHE_FSL_IN_Control
命令側戻 り 読み出 し デー タ FSL
か ら の FSL 制御ビ ッ ト (将来の
使用に予約)
std_logic
入力
ICACHE_FSL_IN_Exists
命令側戻 り FSL に読み出 し
デー タ が存在
std_logic
入力
ICACHE_FSL_OUT_Clk
命令側読み出 し ア ク セ ス FSL へ
の ク ロ ッ ク 出力
std_logic
出力
ICACHE_FSL_OUT_Write
命令側読み出 し ア ク セ ス FSL に
新規キ ャ ッ シ ュ ミ ス ア ク セ ス
要求を書 き込み
std_logic
出力
ICACHE_FSL_OUT_Data
命令側読み出 し ア ク セ ス FSL の
新規キ ャ ッ シ ュ ミ ス ア ク セ ス
(ア ド レ ス )
std_logic_vector
(0 ～ 31)
出力
ICACHE_FSL_OUT_Control
命令側読み出 し ア ク セ ス FSL へ
の FSL 制御ビ ッ ト (将来の使用
に予約)
std_logic
出力
ICACHE_FSL_OUT_Full
命令側読み出 し ア ク セ ス 用の
FSL ア ク セ ス バ ッ フ ァ はフル
std_logic
入力
DCACHE_FSL_IN_Clk
デー タ 側戻 り 読み出 し デー タ
FSL への ク ロ ッ ク 出力
std_logic
出力
DCACHE_FSL_IN_Read
デー タ 側戻 り 読み出 し デー タ
FSL への読み出 し 信号
std_logic
出力
DCACHE_FSL_IN_Data
デー タ 側戻 り 読み出 し デー タ
FSL か ら の読み出 し デー タ
std_logic_vector
(0 ～ 31)
入力
DCACHE_FSL_IN_Control
デー タ 側戻 り 読み出 し デー タ
FSL か ら の FSL 制御ビ ッ ト
std_logic
入力
DCACHE_FSL_IN_Exists
デー タ 側戻 り FSL に読み出 し
デー タ が存在
std_logic
入力
DCACHE_FSL_OUT_Clk
デー タ 側読み出 し ア ク セ ス FSL
への ク ロ ッ ク 出力
std_logic
出力
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ザイ リ ン ク ス CacheLink (XCL) イ ン タ ー フ ェ イ ス
表 2-8 : MicroBlaze の CacheLink 信号 (続き )
信号名
説明
VHDL の型
方向
DCACHE_FSL_OUT_Write
デー タ 側読み出 し ア ク セ ス FSL
に新規キ ャ ッ シ ュ ミ ス ア ク セ ス
要求を書 き込み
std_logic
出力
DCACHE_FSL_OUT_Data
デー タ 側読み出 し ア ク セ ス FSL
へのキ ャ ッ シ ュ ミ ス ア ク セ ス
(読み出 し ア ド レ ス ま たは書 き
込みア ド レ ス + 書 き込みデー タ
+ バ イ ト ラ イ ト イ ネーブル +
バース ト 書 き込みエン コー ド )
std_logic_vector
(0 ～ 31)
出力
DCACHE_FSL_OUT_Control
デー タ 側読み出 し ア ク セ ス FSL
への FSL 制御ビ ッ ト 。 読み出 し /
書 き込み、バ イ ト イ ネーブル、お
よ びバー ス ト 書 き 込みエ ン コ ー
ド 用のア ド レ ス ビ ッ ト [30 ～
std_logic
出力
std_logic
入力
31]
DCACHE_FSL_OUT_Full
デー タ 側読み出 し ア ク セ ス 用の
FSL ア ク セ ス バ ッ フ ァ はフル
CacheLink ト ラ ンザ ク シ ョ ン
すべての CacheLink ア ク セ ス は、 FSL FIFO ベース の ト ラ ンザ ク シ ョ ン プ ロ ト コ ルに従い ます。
•
ア ク セ ス情報は、 FSL デー タお よび制御信号 (DCACHE_FSL_OUT_Data、 DCACHE_FSL_
OUT_Control、 ICACHE_FSL_IN_Data、 お よ び ICACHE_FSL_IN_Control な ど ) を介 し てエ
ン コ ー ド さ れます。
•
情報は、ラ イ ト イ ネーブル信号 (DCACHE_FSL_OUT_Write な ど ) が High にな る と 送信ま た
は保存 さ れます。
•
書 き 込みは、フル信号が非ア ク テ ィ ブ (DCACHE_FSL_OUT_Full = 0 な ど ) の場合にのみ可能
です。 こ の フル信号は、 命令キ ャ ッ シ ュ コ ン ト ロー ラ では使用 さ れません。
•
ICACHE_FSL_IN_Read お よ び DCACHE_FSL_IN_Read の使用はど の イ ン タ ーフ ェ イ ス プ
ロ ト コ ルが選択 さ れてい る かに よ っ て決ま り ます。
♦
♦
IXCL およ び DXCL プロ ト コ ルが選択さ れている 場合、 読み出し 信号を High にする と 情報
が受信さ れ ( 読み込ま れ ) ま す。 送信側が新し いデータ がある こ と を 通知する と き 以外、 信
号は Low です。
IXCL2 およ び DXCL2 プロ ト コ ルが選択さ れている 場合、 読み出し 信号が Low になる と 、
受信側が新し いデータ を 受信でき ないこ と を 示し ま す。 読み出し 信号が High の場合にの
み、 新し いデータ は読み込ま れ、 送信側はデータ が存在する こ と を 通知し ま す。
•
読み出し は、新し いデータ が存在する (ICACHE_FSL_IN_Exists = 1 など ) 場合にのみ可能です。
ジ ェ ネ リ ッ ク FSL プ ロ ト コ ルの詳細は、 ザ イ リ ン ク ス EDK IP の資料の デー タ シー ト (DS449)
『Fast Simplex Link (FSL) Bus』 を参照 し て く だ さ い。
CacheLink では、 キ ャ ッ シ ュ コ ン ト ロ ール 1 つに対 し て受信 ( ス レーブ) FSL と 送信 ( マ ス タ ) FSL
が 1 つずつ使用 さ れます。 送信 FSL は ア ク セ ス要求を送信す る のに使用 さ れ、 受信 FSL は要求 さ
れた キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン を受信す る のに使用 さ れます。 ま た、 CacheLink では、 ト ラ ンザ ク シ ョ ン情
報に対 し て、 FSL デー タお よび制御信号を介 し た特定のエン コー ド 手法が使用 さ れます。
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第 2 章 : MicroBlaze の信号イ ン タ ー フ ェ イ ス
CacheLink プ ロ ト コ ルでの読み出 し に使用 さ れ る キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンの長 さ は 4 ま たは 8 ワ ー ド で
す。 各キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンは ク リ テ ィ カル ワ ー ド フ ァ ース ト で フ ェ ッ チ さ れ る か、 ま たは リ ニ アに
フ ェ ッ チ さ れますが、 こ れは、 ど の イ ン タ ーフ ェ イ ス プ ロ ト コ ルが選択 さ れてい る かに よ り ます。
•
ク リ テ ィ カル ワー ド フ ァ ース ト は、 IXCL お よ び DXCL プ ロ ト コ ルで使用 さ れ、
C_ICACHE_INTERFACE = 0 お よび C_DCACHE_INTERFACE = 0 と それぞれ指定 さ れて
い る 場合に選択 さ れます。 各キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンは、 ク リ テ ィ カル ワ ー ド か ら 始ま り ます。 つ
ま り 、 ア ド レ ス 0x348 へのア ク セ ス が 4 ワー ド キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンの ミ ス であ っ た場合、 戻 り
キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンのア ド レ ス シーケ ン スは、 0x348、 0x34c、 0x340、 0x344 と な り ます。
キ ャ ッ シ ュ コ ン ト ロー ラ に よ り 、 最初の ワー ド が実行ユニ ッ ト に送信 さ れ、 キ ャ ッ シ ュ メ モ
リ に も 保存 さ れます。 こ れに よ り 、 最初の ワ ー ド が戻 る と 同時に実行が再開 し ます。 その後、
キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンに残 り の 3 つま たは 7 つの ワー ド が保存 さ れます。
•
リ ニ ア フ ェ ッ チは、 IXCL2 お よび DXCL2 プ ロ ト コ ルで使用 さ れ、
C_ICACHE_INTERFACE = 1 お よび C_DCACHE_INTERFACE = 1 と それぞれ指定 さ れて
い る 場合に選択 さ れます。 CacheLink のア ド レ ス出力は、 キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン サ イ ズに調整 さ
れます。 つま り 、 ア ド レ ス 0x348 へのア ク セ スは、 4 ワ ー ド のキ ャ ッ シ ュ ラ イ ンで ミ ス と な
り 、 CacheLink のア ド レ ス出力が 0x340 と な り ます。 キ ャ ッ シ ュ コ ン ト ロ ー ラ は、 キ ャ ッ
シ ュ メ モ リ にデー タ を保存 し 、 要求 さ れた ワー ド を実行ユニ ッ ト に随時転送 し ます。
パ ラ メ ー タ C_DCACHE_USE_WRITEBACK が 1 に設定 さ れてい る場合、 書き 込み操作は、 バー
ス ト 書 き 込みお よ びシ ン グル ワー ド を使用 し て、 キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン全体を保存す る こ と がで き ま
す。各キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンは常に リ ニアに保存 さ れ、CacheLink のア ド レ ス出力はキ ャ ッ シ ュ ラ イ ン
サ イ ズに調整 さ れます。パ ラ メ ー タ C_DCACHE_USE_WRITEBACK が 0 に設定 さ れてい る場合、
CacheLink のすべての書 き込み操作はシ ン グル ワ ー ド に よ る も のです。ラ イ ト バ ッ ク が使用 さ れて
い る 場合、 バース ト 書 き込みは DXCL2 プ ロ ト コ ルでのみ使用可能なので、 C_DCACHE
_INTERFACE は 1 に設定す る必要があ り ます。
命令キ ャ ッ シ ュの読み出 し ミ ス
読み出 し ミ ス が発生す る と 、 キ ャ ッ シ ュ コ ン ト ロー ラ は次のシーケ ン ス を実行 し ます。
1. 制御ビ ッ ト を Low (ICACHE_FSL_OUT_Control = 0) に設定 し て読み出 し ア ク セ ス を示 し 、
ワ ー ド を揃えた (1) ま たはキ ャ ッ シ ュ ラ イ ンでそ ろ え た ミ ス ア ド レ ス を ICACHE_FSL_OUT
_Data に書 き 込みます。
2. デー タ が存在す る こ と を示す ICACHE_FSL_IN_Exists が High にな る ま で待機 し ます。
メ モ : ICACHE_FSL_IN_Exists が High にな る 前に、 少な く と も 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル間 wait 状態
であ る 必要があ り ます。
IXCL プ ロ ト コ ル ( ク リ テ ィ カル ワー ド フ ァ ース ト )
3. ICACHE_FSL_IN_Data か ら の ワー ド を キ ャ ッ シ ュ に保存 し ます。
4. ク リ テ ィ カル ワー ド を実行ユニ ッ ト に送信 し 、 実行を再開 し ます。
5. キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンの残 り の 3 ワ ー ド に対 し 、 手順 3 ～ 4 を繰 り 返 し ます。
IXCL2 プ ロ ト コ ル ( リ ニ ア フ ェ ッ チ)
3. ICACHE_FSL_IN_Data か ら の ワー ド を キ ャ ッ シ ュ に保存 し ます。
4. 関連ワ ー ド を実行ユニ ッ ト に送信 し 、 実行を再開 し ます。
5. ICACHE_FSL_IN_Data か ら の残 り の ワー ド を キ ャ ッ シ ュ に保存 し ます。
1. バ イ ト お よ びハーフ ワ ー ド の読み出 し ミ ス では、 完全な ワ ー ド が返 さ れ、 キ ャ ッ シ ュ コ ン ト ロ ー ラ に よ り 実行ユ
ニ ッ ト に正 し いバ イ ト が送信 さ れ ます。
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
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ザイ リ ン ク ス CacheLink (XCL) イ ン タ ー フ ェ イ ス
デー タ キ ャ ッ シ ュの読み出 し ミ ス
1. DCACHE_FSL_OUT_Full = 1 の場合、 こ の信号が Low にな る ま で動作を ス ト ール し ます。
2. 制御ビ ッ ト を Low (DCACHE_FSL_OUT_Control = 0) に設定 し て読み出 し ア ク セ ス を示 し 、
ワ ー ド に揃えた (1) ま たはキ ャ ッ シ ュ ラ イ ンで揃え た ミ ス ア ド レ ス を DCACHE_FSL_OUT
_Data に書 き 込みます。
3. デー タ が存在す る こ と を示す DCACHE_FSL_IN_Exists が High にな る ま で待機 し ます。
メ モ : DCACHE_FSL_IN_Exists が High にな る 前に、少な く と も 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル間 wait 状態
であ る 必要があ り ます。
DXCL プ ロ ト コ ル ( ク リ テ ィ カル ワー ド フ ァ ース ト )
4. DCACHE_FSL_IN_Data か ら の ワー ド を キ ャ ッ シ ュ に保存 し ます。
5. ク リ テ ィ カル ワー ド を実行ユニ ッ ト に送信 し 、 実行を再開 し ます。
6. キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンの残 り の 3 ワ ー ド ま たは 7 ワー ド に対 し 、 手順 4 ～ 5 を繰 り 返 し ます。
DXCL2 プ ロ ト コ ル ( リ ニ ア フ ェ ッ チ)
3. DCACHE_FSL_IN_Data か ら の ワー ド を キ ャ ッ シ ュ に保存 し ます。
4. 要求 さ れた ワ ー ド を実行ユニ ッ ト に送信 し 、 実行を再開 し ます。
5. DCACHE_FSL_IN_Data か ら の残 り の ワー ド を キ ャ ッ シ ュ に保存 し ます。
デー タ キ ャ ッ シ ュ 書き込み
C_DCACHE_INTERFACE が 1 に設定 さ れてい る 場合、 CacheLink はバース ト 書 き 込みま たはシ
ン グル ワー ド 書 き 込みを実行す る こ と がで き ます。 C_DCACHE_USE_WRITEBACK が 1 に設定
さ れてい る 場合、 キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン全体が有効です。
C_DCACHE_USE_WRITEBACK が ク リ ア さ れて 0 にな る 場合、 デー タ キ ャ ッ シ ュへの書 き込み
は常に ラ イ ト ス ルーなので、 キ ャ ッ シ ュ のデー タ 有無にかかわ ら ず、 CacheLink を介 し た書 き込み
が行われます。
DXCL2 プ ロ ト コ ルが選択 さ れてい る場合、バース ト キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン書 き 込みで、キ ャ ッ シ ュ コ
ン ト ロ ー ラ は次のシーケ ン ス を実行 し ます。
1. DCACHE_FSL_OUT_Full = 1 の場合、 こ の信号が Low にな る ま で動作を停止 し ます。
2. DCACHE_FSL_OUT_Data へのア ド レ ス にキ ャ ッ シ ュ を揃え た場合、 制御ビ ッ ト を High
(DCACHE_FSL_OUT_Control = 1) に設定 し て書き 込みア ク セ ス を示 し ます。こ のア ド レ ス の
最下位の 2 ビ ッ ト (30:31) は、0b10=burst のバース ト ア ク セ ス を エン コ ー ド す る ために使用 さ
れます。シ ン グル バ イ ト 書 き 込みか ら のバース ト ア ク セ ス を隔離す る には、ス テ ッ プ 4 の最初
のデー タ ワー ド の制御ビ ッ ト は、 バース ト ア ク セ ス に対 し 、 Low (DCACHE_FSL_OUT
_Control = 0) にな り ます。
3. DCACHE_FSL_OUT_Full = 1 の場合、 こ の信号が Low にな る ま で動作を停止 し ます。
4. 保存す る デー タ を DCACHE_FSL_OUT_Data に書 き込みます。 制御ビ ッ ト はバース ト ア ク セ
ス に対 し 、 Low (DCACHE_FSL_OUT_Control = 0) です。
5. キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンの後続ワ ー ド に対 し て手順 3 お よ び 4 を繰 り 返 し ます。
DXCL ま たは DXCL2 プ ロ ト コ ルでは、 シ ン グル ワ ー ド 書 き 込みで、 キ ャ ッ シ ュ コ ン ト ロ ー ラ は
次のシーケ ン ス を実行 し ます。
1. DCACHE_FSL_OUT_Full = 1 の場合、 こ の信号が Low にな る ま で動作を停止 し ます。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
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103
第 2 章 : MicroBlaze の信号イ ン タ ー フ ェ イ ス
2. CACHE_FSL_OUT_Data に ミ ス し たア ド レ ス を書 き込み、 制御ビ ッ ト を High (DCACHE
_FSL_OUT_Control = 1) に設定 し て書 き込みア ク セ ス を示 し ます。 0b00=byte0、 0b01=byte1、
halfword0、 0x10=byte2、 0x11=byte3、 halfword1 な ど のバ イ ト イ ネーブルお よ びハーフ ワ ー
ド イ ネーブルのエン コー ド には、ア ド レ ス の最下位ビ ッ ト (30:31) の 2 ビ ッ ト が使用 さ れます。
手順 4 のデー タ の制御ビ ッ ト に よ っ てハーフ ワ ー ド ま たはバ イ ト ア ク セ ス のいずれかが選択
さ れます。
3. DCACHE_FSL_OUT_Full = 1 の場合、 こ の信号が Low にな る ま で動作を停止 し ます。
4. 保存す る デー タ を DCACHE_FSL_OUT_Data に書 き 込みます。 バ イ ト お よ びハーフ ワー ド ア
ク セ ス では、デー タ はバ イ ト レーンに書 き 込まれます。バ イ ト は 4 つのバ イ ト レーンすべてに、
ハーフ ワ ー ド は両方のハーフ ワ ー ド レーンに書き 込まれます。バース ト ア ク セ ス か ら 隔離す る
には、 制御ビ ッ ト は、 ワ ー ド お よ びハーフ ワ ー ド
ア ク セ ス では
Low
(DCACHE_FSL_OUT_Control = 0)、 バ イ ト ア ク セ ス では High であ る 必要があ り ます。 ワ ー
ド ア ク セ ス と ハーフ ワー ド ア ク セ スは、 ア ド レ ス の最下位ビ ッ ト で区別で き ます。 0 の場合は
ワ ー ド で、 1 の場合はハーフ ワ ー ド です。
デバ ッ グ イ ン タ ー フ ェ イ ス
MicroBlaze のデバ ッ グ イ ン タ ーフ ェ イ ス は、 ザ イ リ ン ク ス のマ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ デバ ッ グ モ
ジ ュ ール (MDM) IP コ ア と 共に機能す る よ う に設計 さ れています。 MDM は、FPGA の JTAG ポー
ト を介 し て Xilinx Microprocessor Debugger (XMD) に よ り 制御 し ます。 MDM では、同時に複数の
MicroBlaze プ ロ セ ッ サを制御で き ます。 MicroBlaze のデバ ッ グ信号は、 DEBUG バ ス にグループ
化 さ れてい ます。 こ の信号を表 2-9 に示 し ます。
表 2-9 : MicroBlaze デバ ッ グ信号
信号名
説明
VHDL の型
方向
Dbg_Clk
MDM か ら の JTAG ク ロ ッ ク
std_logic
入力
Dbg_TDI
MDM か ら の JTAG TDI
std_logic
入力
Dbg_TDO
MDM への JTAG TDO
std_logic
出力
Dbg_Reg_En
MDM か ら のデバ ッ グ レ ジ ス タ
std_logic
入力
std_logic
入力
std_logic
入力
std_logic
入力
std_logic
入力
イ ネーブル
Dbg_Shift1
MDM か ら の JTAG BSCAN シ
フ ト 信号
Dbg_Capture
MDM か ら の JTAG BSCAN
キ ャ プチ ャ 信号
Dbg_Update
MDM か ら の JTAG BSCAN
ア ッ プデー ト 信号
Debug_Rst1
MDM から のリ セッ ト 信号 (ア
ク テ ィ ブ High)。 1 Clk ク ロ ッ
ク サイ ク ル以上保持する 必要
あり 。
1. MicroBlaze v7.00 では Dbg_Shift が追加 さ れ、 Debug_Rst は DEBUG バ ス に含 まれ る よ う にア ッ プデー ト
さ れてい ま す。
104
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
ト レース イ ン タ ー フ ェ イ ス
ト レース イ ン タ ー フ ェ イ ス
MicroBlaze コ アは、 ト レース の目的で多数の内部信号を送信 し ます。 こ の信号の イ ン タ ーフ ェ イ ス
は標準化 さ れてお ら ず、 プ ロ セ ッ サの新 し い リ ビ ジ ョ ンでは、 同 じ 信号の選択ま たは機能がサポー
ト さ れない可能性があ り ます。 こ れ ら の信号にはカ ス タ ム ロ ジ ッ ク を設計する のではな く 、 ザ イ リ
ン ク ス の解析用 IP を使用す る こ と をお勧め し ます。 ト レース信号は、 TRACE バ ス にグループ化 さ
れてい ます。 MicroBlaze v7.00 向けに更新 さ れてい る ト レース信号を表 2-10 に、ト レース の例外の
タ イ プを表 2-11 に示 し ます。 未使用の例外はすべて予約済みです。
表 2-10 : MicroBlaze ト レース信号
信号名
説明
VHDL の型
方向
Trace_Valid_Instr
プ ロ セ ッ サ実行段の有効な命令
std_logic
出力
Trace_Instruction1
命令 コー ド
std_logic_vector
出力
(0 ～ 31)
Trace_PC1
プログラ ム カウン タ
std_logic_vector
出力
(0 ～ 31)
Trace_Reg_Write1
レ ジ ス タ フ ァ イ ルに書 き込む命令
std_logic
出力
Trace_Reg_Addr1
デス ティ ネーショ ン レ ジス タ アド レ ス
std_logic_vector
(0 ～ 4)
出力
Trace_MSR_Reg1
マシ ン ス テー タ ス レ ジ ス タ (MSR)
std_logic_vector
(0 ～ 14)2
出力
Trace_PID_Reg1,2
プ ロ セ ス識別レ ジ ス タ
std_logic_vector
(0 ～ 7)
出力
Trace_New_Reg_Value1
デス テ ィ ネーシ ョ ン レ ジ ス タ のア ッ プ
デー ト 値
std_logic_vector
(0 ～ 31)
出力
Trace_Exception_Taken1
例外の命令結果
std_logic
出力
Trace_Exception_Kind1,3
例外の タ イ プ。 次の表を参照。
std_logic_vector
(0 ～ 4)2
出力
Trace_Jump_Taken1
真であ る と 評価 さ れた分岐命令
std_logic
出力
Trace_Delay_Slot1
分岐の遅延ス ロ ッ ト に含まれ る命令
std_logic
出力
Trace_Data_Access1
有効なデー タ 側ア ク セ ス
std_logic
出力
Trace_Data_Address1
デー タ 側 メ モ リ ア ク セ ス のア ド レ ス
std_logic_vector
(0 ～ 31)
出力
Trace_Data_Write_Value1
有効なデー タ 側 メ モ リ 書 き 込みア ク
セス
std_logic_vector
(0 ～ 31)
出力
Trace_Data_Byte_Enable1
有効なデー タ 側 メ モ リ ア ク セ ス のバ イ
ト イ ネーブル
std_logic_vector
(0 ～ 3)
出力
Trace_Data_Read1
デー タ 側 メ モ リ ア ク セ スは読み出 し
std_logic
出力
Trace_Data_Write1
デー タ 側 メ モ リ ア ク セ スは書 き 込み
std_logic
出力
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
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105
第 2 章 : MicroBlaze の信号イ ン タ ー フ ェ イ ス
表 2-10 : MicroBlaze ト レース信号 (続き )
信号名
説明
VHDL の型
方向
Trace_DCache_Req
デー タ メ モ リ ア ド レ ス はデー タ
キ ャ ッ シ ュ範囲内
std_logic
出力
Trace_DCache_Hit
デー タ メ モ リ ア ド レ ス はデー タ
キ ャ ッ シ ュ に存在
std_logic
出力
Trace_ICache_Req
命令 メ モ リ ア ド レ スは命令キ ャ ッ シ ュ
範囲内
std_logic
出力
Trace_ICache_Hit
命令 メ モ リ ア ド レ スは メ モ リ キ ャ ッ
シ ュ に存在
std_logic
出力
Trace_OF_PipeRun
デ コ ー ド 段のパ イ プ ラ イ ン予約
std_logic
出力
Trace_EX_PipeRun4
実行段のパ イ プ ラ イ ン予約
std_logic
出力
Trace_MEM_PipeRun4
メ モ リ 段のパ イ プ ラ イ ン予約
std_logic
出力
Trace_MB_Halted2
パ イ プ ラ イ ンのデバ ッ グに よ る 停止
std_logic
出力
1. Trace_Valid_Instr = 1 の と き のみ有効
2. MicroBlaze v7.00 での変更 : Trace_MSR_Reg に 4 ビ ッ ト 追加、 Trace_PID_Reg の追加、
Trace_MB_Halted の追加、 Trace_Exception Kind に 1 ビ ッ ト 追加
3. Trace_Exception_Taken = 1 の と き のみ有効
4. エ リ ア最適化 と の同時使用不可
表 2-11 : ト レースの例外の タ イ プ
Trace_Exception_Kind [0:4]
説明
00000
高速シ ンプ レ ッ ク ス リ ン ク に よ る 例外1
00001
不整列デー タ ア ク セ ス に よ る 例外
00010
不正な op コ ー ド に よ る 例外
00011
命令バ ス に よ る 例外
00100
デー タ バ ス に よ る 例外
00101
0 での除算に よ る 例外
00110
FPU での例外
00111
特権命令に よ る 例外1
01010
割 り 込み
01011
マ ス ク 不可の外部ブ レー ク
01100
マ ス ク 可の外部ブ レー ク
10000
デー タ 格納に よ る 例外1
10001
命令格納に よ る 例外1
10010
デー タ TLB ミ ス に よ る例外1
10011
命令 TLB ミ ス に よ る例外1
1. MicroBlaze v7.00 で追加
106
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MicroBlaze コ アの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
MicroBlaze コ アのコ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
MicroBlaze コ アは、 ユーザーが柔軟に コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで き る よ う 開発 さ れてい る ため、 コ
ス ト お よ びパフ ォーマン ス の要件を満たす よ う 設定で き ます。
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンには、 通常プ ロ セ ッ サの特定の機能を イ ネーブルに し 、 サ イ ズ を設定す る
パ ラ メ ー タ を使用 し ます。 た と えば、命令キ ャ ッ シ ュ は C_USE_ICACHE パ ラ メ ー タ を設定す る こ
と に よ り イ ネーブルに し 、 命令キ ャ ッ シ ュ のサ イ ズは C_DCACHE_BYTE_SIZE、 キ ャ ッ シ ュ可能
な メ モ リ 範囲は C_ICACHE_BASEADDR お よ び C_ICACHE_HIGHADDR で指定 し ます。
MicroBlaze v7.00 で使用可能なパ ラ メ ー タ を表 2-12 に示 し ます。 こ れ ら のパ ラ メ ー タ には以前の
バージ ョ ンの MicroBlaze では認識 さ れない も の も あ り ますが、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンには後方
互換性があ り ます。
メ モ : 影付き の行は、 パ ラ メ ー タ が固定で変更で き ない こ と を示 し ます。
表 2-12 : MPD パラ メ ー タ
パラ メ ー タ 名
機能/説明
許容値
ツールに
デ フ ォル ト 値 よ る自動 VHDL の型
割 り 当て
C_FAMILY
ターゲ ッ ト フ ァ ミ リ
aspartan3
aspartan3a
aspartan3adsp
aspartan3e
spartan3
spartan3a
spartan3adsp
spartan3an
spartan3e
spartan6
qrvirtex4
qvirtex4
virtex4
virtex5
virtex6
virtex5
あり
文字列
C_DATA_SIZE
デー タ サ イ ズ
32
32
なし
整数
1
1
なし
整数
なし
整数
C_DINAMIC_BUS_SIZING
C_SCO
ザ イ リ ン ク ス内部
0
0
C_AREA_OPTIMIZED
低い命令 ス ループ ッ ト でエ リ ア を
最 適化す る た め の イ ン プ リ メ ン
テーシ ョ ンの選択
0、 1
0
整数
C_INTERCONNECT
PLB イ ン タ ー コ ネ ク ト の選択
0、 1
1
整数
C_PVR
プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ
のモー ド 選択
0、 1、 2
0
整数
C_PVR_USER1
プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ
USER1 の定数
0x00 ～ 0xff
0x00
std_logic_
vector
(0 ～ 7)
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第 2 章 : MicroBlaze の信号イ ン タ ー フ ェ イ ス
表 2-12 : MPD パラ メ ー タ (続き )
パラ メ ー タ 名
ツールに
デ フ ォル ト 値 よ る自動 VHDL の型
割 り 当て
機能/説明
許容値
C_PVR_USER2
プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ
USER2 の定数
0x00000000
～ 0xffffffff
C_RESET_MSR
MSR の リ セ ッ ト 値
0x00 、 0x20 、 0x00
0x80、 0xa0
C_INSTANCE
イ ン ス タ ン ス名
任意 の イ ン ス
タ ン ス名
microblaze
あり
文字列
C_D_PLB
デー タ側 PLB イ ン タ ーフ ェ イ ス
0、 1
0
あり
整数
C_D_OPB
デー タ側 OPB イ ン タ ーフ ェ イ ス
0、 1
1
あり
整数
C_D_LMB
デー タ側 LMB イ ン タ ーフ ェ イ ス
0、 1
1
あり
整数
C_I_PLB
命令側 PLB イ ン タ ーフ ェ イ ス
0、 1
0
あり
整数
C_I_OPB
命令側 OPB イ ン タ ーフ ェ イ ス
0、 1
1
あり
整数
C_I_LMB
命令側 LMB イ ン タ ーフ ェ イ ス
0、 1
1
あり
整数
C_USE_BARREL
バ レル シ フ タ を使用
0、 1
0
整数
C_USE_DIV
ハー ド ウ ェ ア除算器を使用
0、 1
0
整数
C_USE_HW_MUL
ハー ド ウ ェ ア乗算器を使用
0、 1、 2
1
整数
C_USE_FPU
ハー ド ウ ェ ア浮動小数点ユニ ッ ト
を使用
0、 1、 2
0
整数
C_USE_MSR_INSTR
MSRSET お よ び MSRCLR 命令
0、 1
1
整数
0、 1
1
整数
0x00000000
std_logic_
vector
(0 ～ 31)
std_logic_
vector
を イ ネーブルにする
C_USE_PCMP_INSTR
PCMPBF、 PCMPEQ、 PCMPNE
命令を イ ネーブルにする
C_UNALIGNED_
EXCEPTIONS
不整列デー タ ア ク セ ス に対す る 例
外処理を イ ネーブルにする
0、 1
0
整数
C_ILL_OPCODE_
EXCEPTION
不正な op コ ー ド に対す る例外処
理を イ ネーブルにする
0、 1
0
整数
C_IPLB_BUS_EXCEPTION
IPLB バ ス エ ラ ーに対す る例外処
0、 1
0
整数
0、 1
0
整数
0、 1
0
整数
0、 1
0
整数
理を イ ネーブルにする
C_DPLB_BUS_EXCEPTION
DPLB バ ス エ ラ ーに対す る例外処
理を イ ネーブルにする
C_IOPB_BUS_EXCEPTION
IOPB バ ス エ ラ ーに対す る例外処
理を イ ネーブルにする
C_DOPB_BUS_EXCEPTION
DOPB バス エ ラ ーに対す る例外
処理を イ ネーブルにする
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MicroBlaze コ アの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
表 2-12 : MPD パラ メ ー タ (続き )
パラ メ ー タ 名
C_DIV_ZERO_EXCEPTION
機能/説明
0 での除算お よ び除算オーバーフ
許容値
ツールに
デ フ ォル ト 値 よ る自動 VHDL の型
割 り 当て
0、 1
0
整数
ロ ーに対す る 例外処理を イ ネーブ
ルにす る
C_FPU_EXCEPTION
ハー ド ウ ェ ア浮動小数点ユニ ッ ト
に関す る 例外処理を イ ネーブルに
する
0、 1
0
整数
C_OPCODE_0x0_ILLEGAL
op コ ー ド 0x0 を不正な命令 と し
0、 1
0
整数
て検出
C_FSL_EXCEPTION
高速シ ンプ レ ッ ク ス リ ン ク に対す
る 例外処理を イ ネーブルにする
0、 1
0
整数
C_DEBUG_ENABLED
MDM デバ ッ グ イ ン タ ーフ ェ イ ス
0、 1
0
整数
C_NUMBER_OF_PC_BRK
ハー ド ウ ェ ア ブ レー ク ポ イ ン ト 数
0～8
1
整数
C_NUMBER_OF_RD_ADDR
_BRK
読み出 し ア ド レ ス ウ ォ ッ チポ イ ン
ト数
0～4
0
整数
C_NUMBER_OF_WR_
ADDR_BRK
書 き 込みア ド レ ス ウ ォ ッ チポ イ ン
ト数
0～4
0
整数
C_INTERRUPT_IS_EDGE
レベル/エ ッ ジ割 り 込み
0、 1
0
あり
整数
C_EDGE_IS_POSITIVE
立ち上が り / 立ち下が り エ ッ ジ割
り 込み
0、 1
1
あり
整数
C_FSL_LINKS1
FSL イ ン タ ーフ ェ イ ス の数
0 ～ 16
0
あり
整数
C_FSL_DATA_SIZE
FSL のデー タ バス サ イ ズ
32
32
なし
整数
C_USE_EXTENDED_FSL_
INSTR
拡張 FSL 命令の使用を イ ネーブル
にする
0、 1
0
整数
C_ICACHE_BASEADDR
命令キ ャ ッ シ ュ のベース ア ド レ ス
0x00000000 ～
0xFFFFFFFF
0x00000000
std_logic_
vector
C_ICACHE_HIGHADDR
命令キ ャ ッ シ ュ のハ イ ア ド レ ス
0x00000000 ～
0xFFFFFFFF
0x3FFFFFFF
std_logic_
vector
C_USE_ICACHE
命令キ ャ ッ シ ュ
0、 1
0
整数
C_ALLOW_ICACHE_WR
命令キ ャ ッ シュ ラ イ ト イ ネーブル
0、 1
1
整数
C_ICACHE_LEN
命令キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンの長 さ
4、 8
4
整数
C_ICACHE_ALWAYS_USED
命令キ ャ ッ シ ュ の CacheLink をす
べての メ モ リ ア ク セ ス に使用
0、 1
1
整数
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第 2 章 : MicroBlaze の信号イ ン タ ー フ ェ イ ス
表 2-12 : MPD パラ メ ー タ (続き )
パラ メ ー タ 名
C_ICACHE_INTERFACE
機能/説明
命令キ ャ ッ シ ュ CacheLink
イ ン ターフ ェ イ ス プ ロ ト コ ル
ツールに
デ フ ォル ト 値 よ る自動 VHDL の型
割 り 当て
許容値
0、 1
0
あ り2
整数
あり
整数
0 = IXCL
1 = IXCL2
C_ADDR_TAG_BITS
命令キ ャ ッ シ ュ のア ド レ ス タ グ
0 ～ 25
17
C_CACHE_BYTE_SIZE
命令キ ャ ッ シ ュ サ イ ズ
64、 128、
256、 512、
1024、 2048、
4096、 8192、
16384、
32768、
655363
8192
整数
C_ICACHE_USE_FSL
OPB の代わ り に CacheLink を命
1
1
整数
令キ ャ ッ シ ュ に使用
C_DCACHE_BASEADDR
デー タ キ ャ ッ シ ュ のベース ア ド
レス
0x00000000 ～
0xFFFFFFFF
0x00000000
std_logic_
vector
C_DCACHE_HIGHADDR
データ キャ ッ シュ のハイ アド レ ス
0x00000000 ～
0xFFFFFFFF
0x3FFFFFFF
std_logic_
vector
C_USE_DCACHE
デー タ キ ャ ッ シ ュ
0、 1
0
整数
C_ALLOW_DCACHE_WR
デー タ キ ャ ッ シ ュ ラ イ ト イ ネー
ブル
0、 1
1
整数
C_DCACHE_LEN
デー タ キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンの長 さ
4、 8
4
整数
C_DCACHE_ALWAYS
_USED
デー タ キ ャ ッ シ ュ の CacheLink
をすべてのア ク セ ス に使用
0、 1
1
整数
C_DCACHE_INTERFACE
デー タ キ ャ ッ シ ュ CacheLink
イ ン ターフ ェ イ ス プ ロ ト コ ル
0、 1
0
あ り2
整数
0 = DXCL
1 = DXCL2
C_DCACHE_USE_WRITEB
ACK
デー タ キ ャ ッ シ ュ ラ イ ト バ ッ ク
格納ポ リ シーを使用
0、 1
0
C_DCACHE_ADDR_TAG
データ キャ ッ シュ のアド レ ス タ グ
0 ～ 25
17
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整数
あり
整数
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MicroBlaze コ アの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
表 2-12 : MPD パラ メ ー タ (続き )
パラ メ ー タ 名
機能/説明
許容値
ツールに
デ フ ォル ト 値 よ る自動 VHDL の型
割 り 当て
C_DCACHE_BYTE_SIZE
デー タ キ ャ ッ シ ュ サ イ ズ
64、 128、
256、 512、
1024、 2048、
4096、 8192、
16384、
32768、
655363
8192
整数
C_DCACHE_USE_FSL
OPB の代わ り に CacheLink を
デー タ キ ャ ッ シ ュ に使用
1
1
整数
C_DPLB_DWIDTH
デー タ側 PLB のデー タ 幅
32
32
整数
C_DPLB_NATIVE_DWIDTH
デー タ側 PLB 固有のデー タ 幅
32
32
整数
C_DPLB_BURST_EN
データ 側 PLB バース ト イ ネーブル
0
0
整数
C_DPLB_P2P
デー タ側 PLB Point-to-point
0、 1
0
整数
C_IPLB_DWIDTH
命令側 PLB のデー タ 幅
32
32
整数
C_IPLB_NATIVE_DWIDTH
命令側 PLB 固有のデー タ 幅
32
32
整数
C_IPLB_BURST_EN
命令側 PLB バース ト イ ネーブル
0
0
整数
C_IPLB_P2P
命令側 PLB Point-to-point
0、 1
0
整数
C_USE_MMU4
メ モ リ 管理
0、 1、 2、 3
0
整数
4
整数
0 : なし
1 : ユーザー モー ド
2 : 保護
3 : 仮想
C_MMU_DTLB_SIZE4
デー タ シ ャ ド ウ TLB のサ イ ズ
1、 2、 4、 8
C_MMU_ITLB_SIZE4
命令シ ャ ド ウ TLB のサ イ ズ
1、 2、 4、 8
C_MMU_TLB_ACCESS4
メ モ リ 管理用の特殊 レ ジ ス タ への
ア クセス
0、 1、 2、 3
3
整数
整数
整数
0 : 最小
1 : 読み出 し
2 : 書 き 込み
3 : フル ア ク セ ス
C_MMU_ZONES4
メ モ リ 保護ゾーンの数
0 ～ 16
16
C_USE_INTERRUPT
割 り 込み処理を有効
0、 1
0
あり
整数
C_USE_EXT_BRK
外部ブ レー ク 処理を有効
0、 1
0
あり
整数
C_USE_EXT_NM_BRK
外部マ ス ク 不可のブ レー ク を有効
0、 1
0
あり
整数
1. コ プ ロ セ ッ サ ウ ィ ザー ド を使用 し てい る 場合は、 FSL リ ン ク の数はツールに よ り 割 り 当て ら れ ます。 手動で IP を追加す る 場合は、 パ ラ
メ ー タ も 手動でア ッ プデー ト し て く だ さ い。
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111
第 2 章 : MicroBlaze の信号イ ン タ ー フ ェ イ ス
2. EDK ツールで割 り 当て ら れた値は手動で割 り 当て ら れた値に上書 き さ れ ます。
3. すべてのアーキ テ ク チ ャ ですべてのサ イ ズが設定で き る わけではあ り ません。 キ ャ ッ シ ュ では、 0 ～ 32 個の RAMB プ リ ミ テ ィ ブが使用
さ れ ます。 キ ャ ッ シ ュ サ イ ズが 2048 未満の場合は 0 です。
4. C_AREA_OPTIMIZED が 1 に設定 さ れてい る 場合は使用で き ま せん。
112
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第3章
MicroBlaze ア プ リ ケーシ ョ ン バイ ナ リ
イ ン タ ー フ ェ イ ス (ABI)
こ の章では、 ソ フ ト
プ ロ セ ッ サに対 し てアセンブ リ 言語で ソ フ ト ウ ェ ア を開発す る上で重要な
MicroBlaze™ のアプ リ ケーシ ョ ン バ イ ナ リ イ ン タ ーフ ェ イ ス (ABI) について説明 し ます。
MicroBlaze の GNU コ ンパ イ ラ は こ の章に記述 さ れてい る 規則に従 う ので、アセ ンブ リ プ ロ グ ラ マ
で記述 さ れ る コ ー ド も 、 コ ンパ イ ラ で生成 さ れ る コー ド と 互換性を持たせ る ため、 同 じ 規則に従 う
必要があ り ます。 割 り 込みお よ び例外処理について も 簡単に説明 し ます。
こ の章は次のセ ク シ ョ ン よ り 構成 さ れてい ます。
•
デー タ 型
•
レ ジ ス タ の使用規則
•
ス タ ッ ク の規則
•
メ モ リ モデル
•
割 り 込みお よ び例外処理
デー タ 型
MicroBlaze アセ ンブ リ プ ロ グ ラ ムで使用 さ れ るデー タ 型を、表 3-1 に示 し ます。 data8、 data16、お
よ び data32 の よ う なデー タ 型は、 通常のバ イ ト 、 ハーフバ イ ト 、 お よ びワ ー ド で使用 さ れます。
表 3-1 : MicroBlaze アセ ン ブ リ プ ログ ラ ムでのデー タ 型
MicroBlaze のデー タ 型
( アセ ン ブ リ プ ログ ラ ム用)
対応する ANSI C
デー タ 型
サイ ズ (バイ ト )
data8
char
1
data16
short
2
data32
int
4
data32
long int
4
data32
float
4
data32
enum
4
data16/data32
pointera
2/4
a. グ ロ ーバル ポ イ ン タ でア ク セ ス可能な ス モール デー タ 領域へのポ イ ン タ は、
deta16 です。
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第 3 章 : MicroBlaze ア プ リ ケーシ ョ ン バイ ナ リ イ ン タ ー フ ェ イ ス (ABI)
レ ジ ス タ の使用規則
MicroBlaze に対す る レ ジ ス タ の使用規則を表 3-2 に示 し ます。
表 3-2 : レ ジ ス タ の使用規則
レジス タ
タ イプ
対象
用途
R0
専用
ハー ド ウ ェ ア
値0
R1
専用
ソ フ ト ウェア
ス タ ッ ク ポインタ
R2
専用
ソ フ ト ウェア
読み出 し 専用の ス モール デー タ 領域ア ン カー
R3 ～ R4
揮発性
ソ フ ト ウェア
戻 り 値/一時保存
R5 ～ R10
揮発性
ソ フ ト ウェア
パ ラ メ ー タ の引渡 し /一時保存
R11 ～ R12
揮発性
ソ フ ト ウェア
一時保存
R13
専用
ソ フ ト ウェア
読み出 し /書 き込みの ス モール デー タ 領域ア ン カー
R14
専用
ハー ド ウ ェ ア
割 り 込みの戻 り ア ド レ ス
R15
専用
ソ フ ト ウェア
サブルーチンの戻 り ア ド レ ス
R16
専用
ハー ド ウ ェ ア
ト ラ ッ プ用の戻 り ア ド レ ス (デバ ッ ガ )
R17
専用
ハー ド ウ ェ ア
( サポー ト し てい
る 場合)、 それ
以外の場合は
ソ フ ト ウェア
例外用の戻 り ア ド レ ス
R18
専用
ソ フ ト ウェア
アセンブ ラ 用に予約済み/ コ ンパ イ ラ 一時保存
R19
不揮発性
ソ フ ト ウェア
関数呼び出 し を越え て保存す る必要あ り 、
callee-save
R20
専用
ま たは
不揮発性
ソ フ ト ウェア
R21 ～ R31
不揮発性
ソ フ ト ウェア
PIC (Position Independent Code) では GOT
(Global Offset Table) へのポ イ ン タ の格納用に予
約済み。非 PIC コー ド では不揮発性。 関数呼び出 し
を越え て保存す る必要あ り 、 callee-save
関数呼び出 し を越え て保存す る必要あ り 、
callee-save
114
RPC
特殊
ハー ド ウ ェ ア
プログラ ム カウン タ
RMSR
特殊
ハー ド ウ ェ ア
マシ ン ス テー タ ス レ ジ ス タ
REAR
特殊
ハー ド ウ ェ ア
例外ア ド レ ス レ ジ ス タ
RESR
特殊
ハー ド ウ ェ ア
例外ス テー タ ス レ ジ ス タ
RFSR
特殊
ハー ド ウ ェ ア
浮動小数点ス テー タ ス レ ジ ス タ
RBTR
特殊
ハー ド ウ ェ ア
分岐 タ ーゲ ッ ト レ ジ ス タ
REDR
特殊
ハー ド ウ ェ ア
例外デー タ レ ジ ス タ
RPID
特殊
ハー ド ウ ェ ア
プ ロ セ ス識別レ ジ ス タ
RZPR
特殊
ハー ド ウ ェ ア
ゾーン保護レ ジ ス タ
RTLBLO
特殊
ハー ド ウ ェ ア
変換ル ッ ク アサ イ ド バ ッ フ ァ Low レ ジ ス タ
RTLBHI
特殊
ハー ド ウ ェ ア
変換ル ッ ク アサ イ ド バ ッ フ ァ High レ ジ ス タ
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
ス タ ッ ク の規則
表 3-2 : レ ジ ス タ の使用規則
レジス タ
タ イプ
対象
用途
RTLBX
特殊
ハー ド ウ ェ ア
変換ル ッ ク アサ イ ド バ ッ フ ァ イ ンデ ッ ク ス レ ジ
スタ
RTLBSX
特殊
ハー ド ウ ェ ア
変換ル ッ ク アサ イ ド バ ッ フ ァ 検索 イ ンデ ッ ク ス
RPVR0 ～
RPVR11
特殊
ハー ド ウ ェ ア
プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ 0 ～11
MicroBlaze アーキテ ク チ ャ では、 32 個の汎用レ ジ ス タ (GPR) が定義 さ れます。 こ れ ら の レ ジ ス タ
は、 揮発性、 不揮発性、 お よ び専用に分類 さ れます。
•
揮発性レ ジ ス タ (caller-save) は、 一時保存 と し て使用 さ れ、 関数呼び出 し を越え て値を保持す
る こ と はあ り ません。 R3 ～ R12 の レ ジ ス タ は揮発性で、 R3 お よ び R4 は呼び出 し 関数の戻 り
値に使用 さ れます。 R5 ～ R10 の レ ジ ス タ は、 サブルーチン間のパ ラ メ ー タ の引 き渡 し に使用
さ れます。
•
R19 ～ R31 の レ ジ ス タ では、関数呼び出 し を越え て値が保持 さ れ る ので、不揮発性の レ ジ ス タ
(callee-save) と 定義 さ れてい ます。 呼び出 さ れ る側の関数で、 こ れ ら の不揮発性の レ ジ ス タ が
保存 さ れ、使用 さ れます。 こ れ ら は、通常プ ロ ロ ーグ中に ス タ ッ ク に保存 さ れ、 エ ピ ロ ーグ中に
再び読み込まれます。
•
レ ジ ス タ には、 専用レ ジ ス タ と し て使用 さ れ る も の も あ り 、 プ ロ グ ラ マでは こ れ ら の レ ジ ス タ
がほかの用途に使用 さ れ る こ と はあ り ません。
♦ R14 ～ R17 の レ ジ ス タ は、 割 り 込み、 サブルーチン、 ト ラ ッ プ、 例外 と い う 順序で戻 り ア
ド レ ス を格納す る のに使用 さ れます。 サブルーチンは、 分岐お よ び リ ン ク 命令を使用 し て
呼び出 さ れ、 こ れ ら の命令では、 現在のプ ロ グ ラ ム カ ウ ン タ (PC) が レ ジ ス タ R15 に保存
さ れます。
♦
ス モール デー タ 領域ポ イ ン タ は、 16 ビ ッ ト の即値があ る メ モ リ ロ ケーシ ョ ンにア ク セ ス
す る のに使用 さ れます。 こ れ ら の領域については、 「 メ モ リ モデル」 で説明 し ます。 読み出
し 専用の ス モール デー タ 領域 (SDA) ア ン カー R2 (読み出 し 専用) は、リ テ ラ ルの よ う な定
数にア ク セ スす る のに使用 さ れます。 ま た SDA ア ン カー R13 (読み出 し /書 き 込み) は、 ス
モール デー タ読み出 し /書 き込みセ ク シ ョ ンの値にア ク セ スす る のに使用 さ れます。
♦ レ ジ ス タ R1 には、 ス タ ッ ク ポ イ ン タ の値が格納 さ れ、関数の入力 と 終了で更新 さ れます。
♦ レ ジ ス タ R18 は、 アセ ンブ ラ 操作の一時レ ジ ス タ と し て使用 さ れます。
•
MicroBlaze には、 プ ロ グ ラ ム カ ウ ン タ (rpc)、 マシ ン ス テー タ ス レ ジ ス タ (rmsr)、例外ス テー
タ ス レ ジ ス タ (resr)、 例外ア ド レ ス レ ジ ス タ (rear)、 浮動小数点ユニ ッ ト ス テー タ ス レ ジ ス タ
(rfsr)、分岐 タ ーゲ ッ ト レ ジ ス タ (rbtr)、例外デー タ レ ジ ス タ (redr)、 メ モ リ 管理レ ジ ス タ (rpid、
rzpr、 rtlblo、 rtlbhi、 rtlbx、 rtlbsx)、 プ ロ セ ッ サ バージ ョ ン レ ジ ス タ (rpvr0 ～ rpvr11) な ど の
特殊用途レ ジ ス タ があ り ます。 こ れ ら の レ ジ ス タ は直接レ ジ ス タ フ ァ イ ルにマ ッ プ さ れていな
いため、使用法は汎用レ ジ ス タ と は異な り ます。特殊用途レ ジ ス タ の値は、 mts 命令を使用 し て
汎用レ ジ ス タ に、 mfs 命令を使用 し て汎用レ ジ ス タ か ら 転送で き ます。
ス タ ッ クの規則
MicroBlaze で使用す る ス タ ッ ク の規則を表 3-3 に示 し ます。
表 3-3 の影付 き の部分は、呼び出 し 側の関数の ス タ ッ ク フ レームの部分を示 し 、影な し の部分は、呼
び出 さ れ る 側の フ レーム関数を示 し ます。 ス タ ッ ク フ レームの ABI 規則では、 パ ラ メ ー タ の引渡
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第 3 章 : MicroBlaze ア プ リ ケーシ ョ ン バイ ナ リ イ ン タ ー フ ェ イ ス (ABI)
し 、 不揮発性レ ジ ス タ の値の保持、 お よ び関数内の ロ ーカル変数に対す る スペース の割 り 当てに関
す る プ ロ ト コ ルが定義 さ れています。
ほかのサブルーチンの呼び出 し を含む関数は非 リ ーフ関数 と 呼ばれます。 こ れ ら の非 リ ーフ関数で
は、使用する ス タ ッ ク フ レーム領域を新規に作成す る必要があ り ます。 ス タ ッ ク ポ イ ン タ の値はプ
ロ グ ラ ムの開始時に最大で、 関数が呼び出 さ れ る たびに、 各関数の ス タ ッ ク フ レームで必要 と な る
ワ ー ド 数分だけ減少 し ます。 呼び出 し 側の関数の ス タ ッ ク ポ イ ン タ の値は、 呼び出 さ れ る側の関数
の ス タ ッ ク ポ イ ン タ の値に比べて大 き いのが通常です。
表 3-3 : ス タ ッ ク の規則
ハイ ア ド レ ス
呼び出 さ れたサブルーチンに対す る関数パ ラ メ ー タ (Arg n ..Arg1)
( オプシ ョ ン : 現在のプ ロ シージ ャ か ら 呼び出 さ れたプ ロ シージ ャ
で必要 と な る引数の最大数)
古い ス タ ッ ク ポ イ ン タ
リ ン ク レ ジ ス タ (R15)
呼び出 さ れ る側で保存 さ れた レ ジ ス タ (R31.....R19)
( オプシ ョ ン : 現在のプ ロ シージ ャ で使用 さ れ る レ ジ ス タ のみが保
存さ れる)
現在のプ ロ シージ ャ に対す る ロ ーカル変数
( オプシ ョ ン : プ ロ シージ ャ で ロ ーカルが定義 さ れてい る と き のみ
表示)
フ ァ ン ク シ ョ ン パ ラ メ ー タ (Arg n .. Arg 1)
( オプシ ョ ン : 現在のプ ロ シージ ャ か ら 呼び出 さ れたプ ロ シージ ャ
で必要 と な る引数の最大数)
新し いス タ ッ ク ポ イ ン タ
リ ン ク レジス タ
下位ア ド レ ス
た と えば、 Func1 が Func2 を呼び出 し 、 Func2 が Func3 を呼び出す と し ます。 それぞれの イ ン ス タ
ン ス での ス タ ッ ク 表現を図 3-1 に示 し ます。 Func1 か ら の Func2 の呼び出 し 後に、ス タ ッ ク ポ イ ン
タ (SP) の値は減少 し ます。 こ の SP 値は、Func3 の ス タ ッ ク フ レームに対応 し て さ ら に減少 し ます。
Func3 か ら 戻 る と 、 SP 値は Func 2 の元の値ま で増加 し ます。
図 3-1 を見 る と 、 ど の よ う に ス タ ッ ク が保持 さ れ る かがわか り ます。
116
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メ モ リ モデル
High Memory
Func 1
Func 1
Func 1
Func 1
Func 2
Func 2
Func 2
SP
SP
SP
Func 3
Low Memory
SP
X9584
図 3-1 : ス タ ッ ク フ レーム
呼び出 し 規則
呼び出 し 側の関数は、 レ ジ ス タ (R5 ～ R10) ま たは固有の ス タ ッ ク フ レーム を使用 し てパ ラ メ ー タ
を呼び出 さ れ る 側の関数に渡 し ます。 読み出 さ れ る側では、 呼び出 し 側の ス タ ッ ク 領域を使用 し て
渡 さ れたパ ラ メ ー タ を格納 し ます。
図 3-1 を参照 し て く だ さ い。 Func2 のパ ラ メ ー タ は、レ ジ ス タ R5 ～ R10 ま たは Func1 に割 り 当て
ら れた ス タ ッ ク フ レームに格納 さ れます。
メ モ リ モデル
MicroBlaze の メ モ リ モデルは、 デー タ を、 ス モール デー タ 領域、 デー タ 領域、 共有の未初期化領
域、 リ テ ラ ルま たは定数の 4 つの領域に分類 し ます。
ス モール デー タ 領域
サ イ ズが小 さ く 、 グ ロ ーバルに初期化 さ れた変数が こ の領域に格納 さ れます。 こ の ス モール
デー タ 領域に格納 さ れ る変数のサ イ ズ を決定す る し き い値は、 MicroBlaze の C コ ンパ イ ラ
(mb-gcc) で 8 バ イ ト に設定 さ れてい ますが、コ ンパ イ ラ で コ マ ン ド ラ イ ンのオプシ ョ ン を使用
し て変更可能です。 こ のオプシ ョ ンの詳細は、『エンべデ ッ ド シ ス テ ム ツール リ フ ァ レ ン ス マ
ニ ュ アル』 の 「GNU コ ンパ イ ラ ツール」 の章を参照 し て く だ さ い。 ス モール デー タ領域には、
64KB の メ モ リ が割 り 当て ら れます。 こ の ス モール デー タ 領域には、読み出 し /書 き込み可能な
ス モール デー タ 領域ア ン カー (R13) お よ び 16 ビ ッ ト のオ フ セ ッ ト を使用 し てア ク セ ス し ま
す。 こ の領域にサ イ ズの小 さ い変数を割 り 当て る と 、 グ ロ ーバル変数にア ク セ スす る コー ド に
IMM 命令を追加す る必要がな く な り ます。 こ のエ リ アに含まれ る 変数は、絶対ア ド レ ス を使用
し て も ア ク セ ス で き ます。
デー タ 領域
値が比較的大 き く 初期化 さ れた変数は、 デー タ 領域に割 り 当て ら れます。 こ の領域には、 コ ン
パ イ ラ の コ マン ド ラ イ ン オプシ ョ ンに よ っ て、読み出 し /書 き込み可能な SDA ア ン カー (R13)
ま たは絶対ア ド レ ス を使用 し てア ク セ ス で き ます。
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第 3 章 : MicroBlaze ア プ リ ケーシ ョ ン バイ ナ リ イ ン タ ー フ ェ イ ス (ABI)
共有の未初期化領域
初期化 さ れていないグ ロ ーバル変数は、 共有の領域に割 り 当て ら れます。 こ の領域には、 絶対ア ド
レ ス ま たは読み出 し /書 き込み可能な ス モール デー タ 領域ア ン カー (R13) を使用 し てア ク セ ス で き
ます。
リ テ ラルまたは定数
定数は、読み出 し 専用の ス モール デー タ 領域に配置 さ れ、読み出 し 専用の ス モール デー タ 領域ア ン
カー (R2) を使用 し てア ク セ ス さ れます。
コ ンパ イ ラ で、 ベース ポ イ ン タ と し て動作す る グ ロ ーバル ポ イ ン タ が生成 さ れます。 SDA ア ン
カーの値は、 最終の リ ン ク 段階で リ ン カに よ り 決定 さ れます。 メ モ リ の さ ま ざ ま なセ ク シ ョ ンの詳
細は、 『エンべデ ッ ド シ ス テ ム ツール リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 の 「MicroBlaze リ ン カ ス ク リ プ
ト で割 り 当て ら れ る セ ク シ ョ ン」 を参照 し て く だ さ い。 コ ンパ イ ラ では、 使用 さ れ る コ マ ン ド ラ イ
ン オプシ ョ ンに応 じ て適切なセ ク シ ョ ンが生成 さ れます。 こ れ ら のオプシ ョ ンについては、『エンべ
デ ッ ド シ ス テ ム ツール リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 の 「GNU コ ンパ イ ラ ツール」 の章を参照 し て
く だ さ い。
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割 り 込みおよび例外処理
割 り 込みおよび例外処理
MicroBlaze では、表 3-4 に示す よ う に、割 り 込みお よ び例外処理に対 し て、特定のア ド レ ス ロ ケー
シ ョ ンが使用 さ れます。 こ れ ら の ロ ケーシ ョ ンの コー ド は、 適切なハン ド ラ にジ ャ ンプす る よ う 記
述 さ れてい ます。
表 3-4 : 割 り 込みおよび例外処理
イベン ト
ソ フ ト ウ ェ ア ラ ベル
ハー ド ウ ェ アのジ ャ ン プ先
開始/ リ セ ッ ト
0x0
_start
ユーザー例外
0x8
_exception_handler
割 り 込み
0x10
_interrupt_handler
ブ レー ク (ハー ド ウ ェ ア /
ソ フ ト ウ ェ ア)
0x18
-
ハー ド ウ ェ ア例外
0x20
_hw_exception_handler
将来の使用に予約
0x28 ～ 0x4F
-
こ れ ら の ロ ケーシ ョ ンに記述 さ れてい る コ ー ド を次に示 し ます。 -xl-mode-xmdstub コ ンパ イ ラ オ
プシ ョ ン を使用せずに コ ンパ イ ル さ れたプ ロ グ ラ ムの場合、 mb-ld リ ン カで crt0.o 初期化フ ァ イ ル
が使用 さ れ、 例外ハン ド ラ での適切なア ド レ ス が設定 さ れます。
-xl-mode-xmdstub コ ンパ イ ラ オプシ ョ ン を使用 し て コ ンパ イ ル さ れたプ ロ グ ラ ムの場合、crt1.o 初
期化フ ァ イ ルが出力プ ロ グ ラ ムに リ ン ク さ れます。 こ のプ ロ グ ラ ムは、 ア ド レ ス ロ ケーシ ョ ン 0x0
に XMDStub が含まれてい る場合にのみ実行で き ます。 ラ ン タ イ ムには、 例外お よ び割 り 込みハン
ド ラ のア ド レ ス に応 じ て、crt1.o の初期化 コー ド に よ り 適切な命令が ロ ケーシ ョ ン 0x8 ～ 0x14 に書
き込まれます。
例外お よ び割 り 込みハン ド ラ に制御を渡す コー ド を次に示 し ます。
0x00:
0x04:
0x08:
0x0c:
0x10:
0x14:
0x20:
0x24:
bri
nop
imm
bri
imm
bri
imm
bri
_start1
high bits of address (user exception handler)
_exception_handler
high bits of address (interrupt handler)
_interrupt_handler
high bits of address (HW exception handler
_hw_exception_handler
MicroBlaze では、32 ビ ッ ト で指定可能な ア ド レ ス ロ ケ ーショ ン であ れば、ど こ にでも 例外およ び
割り 込みハン ド ラ ルーチン を 配置でき ま す。 ユーザー例外ハン ド ラ のコ ード はラ ベル __handler
で、ハー ド ウ ェ ア例外ハン ド ラ の コ ー ド は ラ ベル _hw__handler で、割 り 込みハン ド ラ の コー ド は ラ
ベル _interrupt_handler で始ま り ます。
現段階の MicroBlaze シ ス テ ムでは、 割 り 込みお よ び例外処理に対 し てユーザーが変更可能なダ
ミ ー ルーチンがあ り ます。 こ れ ら のダ ミ ー ルーチンの代わ り に、独自の割 り 込みハン ド ラ お よ び例
外ハン ド ラ を リ ン ク す る には、 割 り 込みハン ド ラ の コ ー ド を属性 interrupt_handler で定義す る必要
があ り ます。 割 り 込みハン ド ラ 属性の使用方法お よ び構文の詳細は、 『エンべデ ッ ド シ ス テ ム ツー
ル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 の 「GNU コ ンパ イ ラ ツール」 の章を参照 し て く だ さ い。
XMD (Xilinx Microprocessor Debug) ツールで ソ フ ト ウ ェ アのブ レー ク ポ イ ン ト が使用 さ れ る場合
は、ハー ド ウ ェ アお よ び ソ フ ト ウ ェ アのブ レー ク ア ド レ ス ロ ケーシ ョ ンは、 ソ フ ト ウ ェ アのブ レー
ク ポ イ ン ト の処理用に予約 さ れています。
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第 3 章 : MicroBlaze ア プ リ ケーシ ョ ン バイ ナ リ イ ン タ ー フ ェ イ ス (ABI)
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第4章
MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
こ の章では、MicroBlaze™ の命令セ ッ ト アーキ テ ク チ ャ について詳 し く 説明 し ます。次のセ ク シ ョ
ン よ り 構成 さ れています。
•
表記法
•
フ ォーマ ッ ト
•
命令
表記法
こ の章で使用 さ れ る シ ン ボルの定義を表 4-1 に示 し ます。
表 4-1 : シ ンボル表記
シ ンボル
意味
+
加算
-
減算
×
乗算
∧
ビ ッ ト 単位の論理積 (AND)
∨
ビ ッ ト 単位の論理和 (OR)
⊕
ビ ッ ト 単位の排他論理和 (XOR)
x
x のビ ッ ト 単位の論理補数
←
代入
>>
右方向へシ フ ト
<<
左方向へシ フ ト
rx
レジス タ x
x[i]
レジ ス タ x のビ ッ ト i
x[i:j]
レジ ス タ x のビ ッ ト i ～ j
=
等価
≠
非等価
>
大な り
>=
以上
<
小な り
<=
以下
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第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
表 4-1 : シ ンボル表記(続き )
シ ンボル
意味
sext(x)
符号拡張 x
Mem(x)
ア ド レ ス x の メ モ リ ロ ケーシ ョ ン
FSLx
FSL イ ン タ ーフ ェ イ ス x
LSW(x)
x の最下位ワ ー ド
isDnz(x)
浮動小数点 : x が非正規化 さ れてい る場合に真
isInfinite(x)
浮動小数点 : x が +∞ ま たは -∞ の場合に真
isPosInfinite(x)
浮動小数点 : x が +∞ の場合に真
isNegInfinite(x)
浮動小数点 : x が -∞ の場合に真
isNaN(x)
浮動小数点 : x が quiet ま たは signalling NaN の場合に真
isZero(x)
浮動小数点 : x が +0 ま たは -0 の場合に真
isQuietNaN(x)
浮動小数点 : x が quiet NaN の場合に真
isSigNaN(x)
浮動小数点 : x が signaling NaN の場合に真
signZero(x)
浮動小数点 : x > 0 の場合は +0、 x < 0 の場合は -0 を返す
signInfinite(x)
浮動小数点 : x > 0 の場合は +∞、 x < 0 の場合は -∞ を返す
フ ォ ーマ ッ ト
MicroBlaze では、 タ イ プ A と タ イ プ B と い う 2 つの命令フ ォーマ ッ ト が使用 さ れます。
タ イプ A
タ イ プ A は、 レ ジ ス タ間の命令に使用 さ れます。 こ の タ イ プには、 opcode、 デス テ ィ ネーシ ョ ン レ
ジ ス タ 1 個、 ソ ース レ ジ ス タ 2 個が含まれます。
opcode
0
デス テ ィ ネーシ ョ ン
レジス タ
6
ソ ース レ ジ ス タ A
11
ソ ース レ ジ ス タ B
16
0
0
0
0
21
0
0
0
0
0
0
0
31
タ イプ B
タ イ プ B は、レ ジ ス タ と 即値間の命令に使用 さ れます。 こ の タ イ プには、opcode、デス テ ィ ネーシ ョ
ン レ ジ ス タ 1 個、 ソ ース レ ジ ス タ 1 個、 お よ び 16 ビ ッ ト の即値が含まれます。
opcode
0
122
デス テ ィ ネーシ ョ ン
レジス タ
6
ソ ース レ ジ ス タ A
11
即値
16
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
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命令
命令
こ のセ ク シ ョ ンでは、 MicroBlaze の命令について説明 し ます。 命令は、 アルフ ァ ベ ッ ト 順に掲載 さ
れてお り 、 各命令に対 し て簡略 コー ド 、 エン コー ド 、 説明、 命令セマ ン テ ィ ッ ク ス の擬似 コー ド 、 お
よ びその命令で変更 さ れ る レ ジ ス タ の一覧が示 さ れます。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
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第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
add
0
0
0
Arithmetic Add
0
add
rD, rA, rB
加算
addc
rD, rA, rB
キ ャ リ ー付 き 加算
addk
rD, rA, rB
加算 ( キ ャ リ ーを保持)
addkc
rD, rA, rB
キ ャ リ ー付 き 加算 ( キ ャ リ ーを保持)
K C 0
rD
6
rA
11
rB
16
0
0
0
0
0
21
0
0
0
0
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rA と rB の内容の合計を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。
addk に対し て は、 命令のビ ッ ト 3 (図で K と 表記) が 1 に設定さ れま す。 addc に対し て は、 命令
のビ ッ ト 4 (図で C と 表記) が 1 に設定さ れま す。 addkc に対し て は、 両方のビ ッ ト が 1 に設定さ
れま す。
ビ ッ ト 3 が 1 の場合 (addk、 addkc)、 命令の実行結果にかかわ ら ず、 キ ャ リ ー フ ラ グに既存の値が
保持 さ れます。 ビ ッ ト 3 が 0 の場合 (add、 addc)、 キ ャ リ ー フ ラ グが命令の実行結果に応 じ て変更
さ れます。
ビ ッ ト 4 が 1 の場合 (addc、addkc)、キ ャ リ ー フ ラ グの内容 (MSR[C]) が命令の実行に影響 し ます。
ビ ッ ト 4 が 0 の場合 (add、 addk)、 キ ャ リ ー フ ラ グの内容は命令の実行には影響 し ません (通常の
加算を実行)。
擬似 コ ー ド
if C = 0 then
(rD) ← (rA) + (rB)
else
(rD) ←(rA) + (rB) + MSR[C]
if K = 0 then
MSR[C] ←CarryOut
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
•
MSR[C]
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
命令 opcode 内の C ビ ッ ト は、 MSR のキ ャ リ ー ビ ッ ト と は異な り ます。
「add r0, r0, r0」 (= 0x00000000) 命令は、 コ ンパ イ ラ で使用 さ れ る こ と はな く 、 通常は初期化 さ れ
ていない メ モ リ を示 し ます。 不正な命令の例外を使用 し てい る 場合、 MicroBlaze のパ ラ メ ー タ を
C_OPCODE_0x0_ILLEGAL=1 に設定する と 、 こ れ ら の命令を ト ラ ッ プで き ます。
124
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
addi
0
0
0
Arithmetic Add Immediate
1
addi
rD, rA, IMM
即値加算
addic
rD, rA, IMM
キ ャ リ ー付 き の即値加算
addik
rD, rA, IMM
即値加算 ( キ ャ リ ーを保持)
addikc
rD, rA, IMM
キ ャ リ ー付 き の即値加算 ( キ ャ リ ーを保持)
K C 0
rD
6
rA
11
IMM
16
31
説明
レ ジ ス タ rA の内容 と 32 ビ ッ ト に符号拡張 さ れた IMM フ ィ ール ド の値の合計を、 レ ジ ス タ rD に
格納 し ます。 addik に対 し ては、 命令の ビ ッ ト 3 (図で K と 表記) が 1 に設定 さ れます。 addc に対 し
ては、 命令の ビ ッ ト 4 (図で C と 表記) が 1 に設定 さ れます。 addikc に対 し ては、 両方の ビ ッ ト が 1
に設定 さ れます。
ビ ッ ト 3 が 1 の場合 (addik、 addikc)、 命令の実行結果にかかわ ら ず、 キ ャ リ ー フ ラ グに既存の値
が保持 さ れます。 ビ ッ ト 3 が 0 の場合 (addi、 addic)、 キ ャ リ ー フ ラ グが命令の実行結果に応 じ て変
更 さ れます。
ビ ッ ト 4 が 1 の場合 (addic、 addikc)、 キ ャ リ ー フ ラ グの内容 (MSR[C]) が命令の実行に影響 し ま
す。 ビ ッ ト 4 が 0 の場合 (addi、 addik)、 キ ャ リ ー フ ラ グの内容は命令の実行には影響 し ません (通
常の加算を実行)。
擬似 コ ー ド
if C = 0 then
(rD) ← (rA) + sext(IMM)
else
(rD) ←(rA) + sext(IMM) + MSR[C]
if K = 0 then
MSR[C] ←CarryOut
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
•
MSR[C]
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
命令 opcode 内の C ビ ッ ト は、 MSR のキ ャ リ ー ビ ッ ト と は異な り ます。
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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125
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
and
Logical AND
and
1
0
0
0
0
0
1
rD, rA, rB
rD
6
rA
11
rB
16
0
21
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rA の内容 と レ ジ ス タ rB の内容を AND 演算 し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。
擬似 コ ー ド
(rD) ← (rA) ∧ (rB)
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
126
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
andi
Logical AND with Immediate
andi
1
0
0
1
0
0
1
rD, rA, IMM
rD
6
rA
IMM
11
16
31
説明
レ ジ ス タ rA の内容 と 32 ビ ッ ト に符号拡張 さ れた IMM フ ィ ール ド の値を AND 演算 し 、 その結果
を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。
擬似 コ ー ド
(rD) ← (rA) ∧ sext(IMM)
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
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UG081 (v10.3)
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127
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
andn
Logical AND NOT
andn
1
0
0
0
0
1
1
rD, rA, rB
rD
6
rA
11
rB
16
0
21
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rA の内容 と レ ジ ス タ rB の内容の論理補数を AND 演算 し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に格
納 し ます。
擬似 コ ー ド
(rD) ← (rA) ∧ (rB)
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
128
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
andni
Logical AND NOT with Immediate
andni
1
0
0
1
0
1
1
rD, rA, IMM
rD
6
rA
IMM
11
16
31
説明
レ ジ ス タ rA の内容 と 32 ビ ッ ト に符号拡張 さ れた IMM フ ィ ール ド の値の論理補数を AND 演算
し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。
擬似 コ ー ド
(rD) ← (rA) ∧ (sext(IMM))
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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129
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
beq
1
0
0
Branch if Equal
0
1
1
beq
rA, rB
0 の場合に分岐
beqd
rA, rB
0 の場合に分岐 (遅延ス ロ ッ ト を使用)
1 D 0
0
6
0
0
rA
11
rB
16
0
0
0
0
0
21
0
0
0
0
0
0
31
説明
rA が 0 の場合、 rB のオフ セ ッ ト 値に含め ら れてい る 命令に分岐 し ます。 分岐先は、 ア ド レ ス PC +
rB の命令です。
beqd に対 し ては、 D ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。 こ の D ビ ッ ト は、 分岐遅延ス ロ ッ ト を使用す る
か ど う かを指定 し ます。 D ビ ッ ト が 1 の場合、遅延ス ロ ッ ト が使用 さ れ、分岐後の命令 (分岐遅延ス
ロ ッ ト にあ る 命令) を分岐先の命令を実行す る前に完了 さ せ る こ と がで き ます。 D ビ ッ ト が 0 の場
合、 遅延ス ロ ッ ト は使用 さ れず、 分岐後に分岐先の命令が実行 さ れます。
擬似 コ ー ド
If rA = 0 then
PC ← PC + rB
else
PC ← PC + 4
if D = 1 then
allow following instruction to complete execution
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
PC
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が不成立の場合)
2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 1 の場合)
3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 0 の場合)
メモ
遅延ス ロ ッ ト は、 imm、 分岐、 ブ レー ク 命令で使用で き ません。 割 り 込みお よ び外部ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト の分岐が完了す る ま で延期 さ れます。
130
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
beqi
1
0
0
Branch Immediate if Equal
1
1
1
beqi
rA, IMM
0 の場合に即値に分岐
beqid
rA, IMM
0 の場合に即値に分岐 (遅延ス ロ ッ ト を使用)
1 D 0
0
0
6
0
rA
11
IMM
16
31
説明
rA が 0 の場合、 IMM のオ フ セ ッ ト 値に含め ら れてい る 命令に分岐 し ます。 分岐先は、 ア ド レ ス PC
+ IMM の命令です。
beqid に対 し ては、 D ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。 こ の D ビ ッ ト は、 分岐遅延ス ロ ッ ト を使用す る
か ど う かを指定 し ます。 D ビ ッ ト が 1 の場合、遅延ス ロ ッ ト が使用 さ れ、分岐後の命令 (分岐遅延ス
ロ ッ ト にあ る 命令) を分岐先の命令を実行す る前に完了 さ せ る こ と がで き ます。 D ビ ッ ト が 0 の場
合、 遅延ス ロ ッ ト は使用 さ れず、 分岐後に分岐先の命令が実行 さ れます。
擬似 コ ー ド
If rA = 0 then
PC ← PC + sext(IMM)
else
PC ← PC + 4
if D = 1 then
allow following instruction to complete execution
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
PC
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が不成立の場合)
2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 1 の場合)
3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 0 の場合)
メモ
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
遅延ス ロ ッ ト は、 imm、 分岐、 ブ レー ク 命令で使用で き ません。 割 り 込みお よ び外部ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト の分岐が完了す る ま で延期 さ れます。
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UG081 (v10.3)
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131
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
bge
1
0
0
Branch if Greater or Equal
0
1
1
bge
rA, rB
0 以上の場合に分岐
bged
rA, rB
0 以上の場合に分岐 (分岐遅延ス ロ ッ ト を使用)
1 D 0
1
6
0
1
rA
11
rB
16
0
0
0
0
0
21
0
0
0
0
0
0
31
説明
rA が 0 以上の場合、rB のオフ セ ッ ト 値に含め ら れてい る 命令に分岐 し ます。 分岐先は、ア ド レ ス PC
+ rB の命令です。
bged に対 し ては、 D ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。 こ の D ビ ッ ト は、 分岐遅延ス ロ ッ ト を使用す る
か ど う かを指定 し ます。 D ビ ッ ト が 1 の場合、遅延ス ロ ッ ト が使用 さ れ、分岐後の命令 (分岐遅延ス
ロ ッ ト にあ る 命令) を分岐先の命令を実行す る前に完了 さ せ る こ と がで き ます。 D ビ ッ ト が 0 の場
合、 遅延ス ロ ッ ト は使用 さ れず、 分岐後に分岐先の命令が実行 さ れます。
擬似 コ ー ド
If rA >= 0 then
PC ← PC + rB
else
PC ← PC + 4
if D = 1 then
allow following instruction to complete execution
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
PC
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が不成立の場合)
2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 1 の場合)
3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 0 の場合)
メモ
遅延ス ロ ッ ト は、 imm、 分岐、 ブ レー ク 命令で使用で き ません。 割 り 込みお よ び外部ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト の分岐が完了す る ま で延期 さ れます。
132
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
bgei
1
0
0
Branch Immediate if Greater or Equal
1
1
1
bgei
rA, IMM
0 以上の場合に即値に分岐
bgeid
rA, IMM
0 以上の場合に即値に分岐 (分岐遅延ス ロ ッ ト を使用)
1 D 0
1
0
6
1
rA
11
IMM
16
31
説明
rA が 0 以上の場合、 IMM のオ フ セ ッ ト 値に含め ら れてい る命令に分岐 し ます。 分岐先は、 ア ド レ
ス PC + IMM の命令です。
bgeid に対 し ては、 D ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。 こ の D ビ ッ ト は、 分岐遅延ス ロ ッ ト を使用す る
か ど う かを指定 し ます。 D ビ ッ ト が 1 の場合、遅延ス ロ ッ ト が使用 さ れ、分岐後の命令 (分岐遅延ス
ロ ッ ト にあ る 命令) を分岐先の命令を実行す る前に完了 さ せ る こ と がで き ます。 D ビ ッ ト が 0 の場
合、 遅延ス ロ ッ ト は使用 さ れず、 分岐後に分岐先の命令が実行 さ れます。
擬似 コ ー ド
If rA >= 0 then
PC ← PC + sext(IMM)
else
PC ← PC + 4
if D = 1 then
allow following instruction to complete execution
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
PC
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐不成立の場合)
2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 1 の場合)
3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 0 の場合)
メモ
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
遅延ス ロ ッ ト は、 imm、 分岐、 ブ レー ク 命令で使用で き ません。 割 り 込みお よ び外部ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト の分岐が完了す る ま で延期 さ れます。
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UG081 (v10.3)
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133
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
bgt
1
0
0
Branch if Greater Than
0
1
1
bgt
rA, rB
0 よ り 大き い場合に分岐
bgtd
rA, rB
0 よ り 大き い場合に分岐 (分岐遅延ス ロ ッ ト を使用)
1 D 0
1
6
0
0
rA
11
rB
16
0
0
0
0
0
21
0
0
0
0
0
0
31
説明
rA が 0 よ り 大 き い場合、 rB のオ フ セ ッ ト 値に含め ら れてい る命令に分岐 し ます。 分岐先は、 ア ド
レ ス PC + rB の命令です。
bgtd に対 し ては、 D ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。 こ の D ビ ッ ト は、分岐遅延ス ロ ッ ト を使用す る か
ど う かを指定 し ます。 D ビ ッ ト が 1 の場合、 遅延ス ロ ッ ト が使用 さ れ、 分岐後の命令 (分岐遅延ス
ロ ッ ト にあ る 命令) を分岐先の命令を実行す る前に完了 さ せ る こ と がで き ます。 D ビ ッ ト が 0 の場
合、 遅延ス ロ ッ ト は使用 さ れず、 分岐後に分岐先の命令が実行 さ れます。
擬似 コ ー ド
If rA > 0 then
PC ← PC + rB
else
PC ← PC + 4
if D = 1 then
allow following instruction to complete execution
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
PC
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐不成立の場合)
2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が設定 さ れてい る場合)
3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が設定 さ れていない場合)
メモ
遅延ス ロ ッ ト は、 imm、 分岐、 ブ レー ク 命令で使用で き ません。 割 り 込みお よ び外部ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト の分岐が完了す る ま で延期 さ れます。
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
bgti
1
0
0
Branch Immediate if Greater Than
1
1
1
bgti
rA, IMM
0 よ り 大き い場合に即値に分岐
bgtid
rA, IMM
0 よ り 大き い場合に分岐 (分岐遅延ス ロ ッ ト を使用)
1 D 0
1
0
6
0
rA
11
IMM
16
31
説明
rA が 0 よ り 大 き い場合、 IMM のオ フ セ ッ ト 値に含め ら れてい る命令に分岐 し ます。 分岐先は、 ア
ド レ ス PC + IMM の命令です。
bgtid に対 し ては、 D ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。 こ の D ビ ッ ト は、 分岐遅延ス ロ ッ ト を使用す る
か ど う かを指定 し ます。 D ビ ッ ト が 1 の場合、遅延ス ロ ッ ト が使用 さ れ、分岐後の命令 (分岐遅延ス
ロ ッ ト にあ る 命令) を分岐先の命令を実行す る前に完了 さ せ る こ と がで き ます。 D ビ ッ ト が 0 の場
合、 遅延ス ロ ッ ト は使用 さ れず、 分岐後に分岐先の命令が実行 さ れます。
擬似 コ ー ド
If rA > 0 then
PC ← PC + sext(IMM)
else
PC ← PC + 4
if D = 1 then
allow following instruction to complete execution
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
PC
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐不成立の場合)
2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 1 の場合)
3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 0 の場合)
メモ
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
遅延ス ロ ッ ト は、 imm、 分岐、 ブ レー ク 命令で使用で き ません。 割 り 込みお よ び外部ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト の分岐が完了す る ま で延期 さ れます。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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135
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
ble
1
0
0
Branch if Less or Equal
0
1
1
ble
rA, rB
0 以下の場合に分岐
bled
rA, rB
0 以下の場合に分岐 (分岐遅延ス ロ ッ ト を使用)
1 D 0
0
6
1
1
rA
11
rB
16
0
0
0
0
0
21
0
0
0
0
0
0
31
説明
rA が 0 以下の場合、 rB のオ フ セ ッ ト 値に含め ら れてい る命令に分岐 し ます。 分岐先は、 ア ド レ ス
PC + rB の命令です。
bled に対 し ては、 D ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。 こ の D ビ ッ ト は、 分岐遅延ス ロ ッ ト を使用す る か
ど う かを指定 し ます。 D ビ ッ ト が 1 の場合、 遅延ス ロ ッ ト が使用 さ れ、 分岐後の命令 (分岐遅延ス
ロ ッ ト にあ る 命令) を分岐先の命令を実行す る前に完了 さ せ る こ と がで き ます。 D ビ ッ ト が 0 の場
合、 遅延ス ロ ッ ト は使用 さ れず、 分岐後に分岐先の命令が実行 さ れます。
擬似 コ ー ド
If rA <= 0 then
PC ← PC + rB
else
PC ← PC + 4
if D = 1 then
allow following instruction to complete execution
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
PC
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐不成立の場合)
2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 1 の場合)
3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 0 の場合)
メモ
遅延ス ロ ッ ト は、 imm、 分岐、 ブ レー ク 命令で使用で き ません。 割 り 込みお よ び外部ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト の分岐が完了す る ま で延期 さ れます。
136
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
blei
1
0
0
Branch Immediate if Less or Equal
1
1
1
blei
rA, IMM
0 以下の場合に即値に分岐
bleid
rA, IMM
0 以下の場合に即値に分岐 (分岐遅延ス ロ ッ ト を使用)
1 D 0
0
1
6
1
rA
11
IMM
16
31
説明
rA が 0 以下の場合、 IMM のオ フ セ ッ ト 値に含め ら れてい る命令に分岐 し ます。 分岐先は、 ア ド レ
ス PC + IMM の命令です。
bleid に対 し ては、 D ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。 こ の D ビ ッ ト は、 分岐遅延ス ロ ッ ト を使用す る
か ど う かを指定 し ます。 D ビ ッ ト が 1 の場合、遅延ス ロ ッ ト が使用 さ れ、分岐後の命令 (分岐遅延ス
ロ ッ ト にあ る 命令) を分岐先の命令を実行す る前に完了 さ せ る こ と がで き ます。 D ビ ッ ト が 0 の場
合、 遅延ス ロ ッ ト は使用 さ れず、 分岐後に分岐先の命令が実行 さ れます。
擬似 コ ー ド
If rA <= 0 then
PC ← PC + sext(IMM)
else
PC ← PC + 4
if D = 1 then
allow following instruction to complete execution
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
PC
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐不成立の場合)
2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 1 の場合)
3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 0 の場合)
メモ
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
遅延ス ロ ッ ト は、 imm、 分岐、 ブ レー ク 命令で使用で き ません。 割 り 込みお よ び外部ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト の分岐が完了す る ま で延期 さ れます。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
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137
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
blt
1
0
Branch if Less Than
0
0
1
1
blt
rA, rB
0 よ り 小 さ い場合に分岐
bltd
rA, rB
0 よ り 小 さ い場合に分岐 (分岐遅延ス ロ ッ ト を使用)
1 D 0
0
6
1
0
rA
11
rB
16
0
0
0
0
0
21
0
0
0
0
0
0
31
説明
rA が 0 よ り 小 さ い場合、 rB のオ フ セ ッ ト 値に含め ら れてい る命令に分岐 し ます。 分岐先は、 ア ド
レ ス PC + rB の命令です。
bltd に対 し ては、 D ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。 こ の D ビ ッ ト は、 分岐遅延ス ロ ッ ト を使用す る か
ど う かを指定 し ます。 D ビ ッ ト が 1 の場合、 遅延ス ロ ッ ト が使用 さ れ、 分岐後の命令 (分岐遅延ス
ロ ッ ト にあ る 命令) を分岐先の命令を実行す る前に完了 さ せ る こ と がで き ます。 D ビ ッ ト が 0 の場
合、 遅延ス ロ ッ ト は使用 さ れず、 分岐後に分岐先の命令が実行 さ れます。
擬似 コ ー ド
If rA < 0 then
PC ← PC + rB
else
PC ← PC + 4
if D = 1 then
allow following instruction to complete execution
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
PC
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐不成立の場合)
2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 1 の場合)
3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 0 の場合)
メモ
遅延ス ロ ッ ト は、 imm、 分岐、 ブ レー ク 命令で使用で き ません。 割 り 込みお よ び外部ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト の分岐が完了す る ま で延期 さ れます。
138
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
blti
1
0
0
Branch Immediate if Less Than
1
1
1
blti
rA, IMM
0 よ り 小 さ い場合に即値に分岐
bltid
rA, IMM
0 よ り 小 さ い場合に即値に分岐 (分岐遅延ス ロ ッ ト を使用)
1 D 0
0
1
6
0
rA
11
IMM
16
31
説明
rA が 0 未満の場合、 IMM のオ フ セ ッ ト 値に含め ら れてい る命令に分岐 し ます。 分岐先は、 ア ド レ
ス PC + IMM の命令です。
bltid に対 し ては、 D ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。 こ の D ビ ッ ト は、分岐遅延ス ロ ッ ト を使用す る か
ど う かを指定 し ます。 D ビ ッ ト が 1 の場合、 遅延ス ロ ッ ト が使用 さ れ、 分岐後の命令 (分岐遅延ス
ロ ッ ト にあ る 命令) を分岐先の命令を実行す る前に完了 さ せ る こ と がで き ます。 D ビ ッ ト が 0 の場
合、 遅延ス ロ ッ ト は使用 さ れず、 分岐後に分岐先の命令が実行 さ れます。
擬似 コ ー ド
If rA < 0 then
PC ← PC + sext(IMM)
else
PC ← PC + 4
if D = 1 then
allow following instruction to complete execution
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
PC
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐不成立の場合)
2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 1 の場合)
3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 0 の場合)
メモ
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
遅延ス ロ ッ ト は、 imm、 分岐、 ブ レー ク 命令で使用で き ません。 割 り 込みお よ び外部ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト の分岐が完了す る ま で延期 さ れます。
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UG081 (v10.3)
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139
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
bne
1
0
0
Branch if Not Equal
0
1
1
bne
rA, rB
0 でない場合に分岐
bned
rA, rB
0 でない場合に分岐 (分岐遅延ス ロ ッ ト を使用)
1 D 0
0
6
0
1
rA
11
rB
16
0
0
0
0
0
21
0
0
0
0
0
0
31
説明
rA が 0 ではない場合、 rB のオ フ セ ッ ト 値に含め ら れてい る命令に分岐 し ます。 分岐先は、 ア ド レ
ス PC + rB の命令です。
bned に対 し ては、 D ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。 こ の D ビ ッ ト は、 分岐遅延ス ロ ッ ト を使用す る
か ど う かを指定 し ます。 D ビ ッ ト が 1 の場合、遅延ス ロ ッ ト が使用 さ れ、分岐後の命令 (分岐遅延ス
ロ ッ ト にあ る 命令) を分岐先の命令を実行す る前に完了 さ せ る こ と がで き ます。 D ビ ッ ト が 0 の場
合、 遅延ス ロ ッ ト は使用 さ れず、 分岐後に分岐先の命令が実行 さ れます。
擬似 コ ー ド
If rA ≠ 0 then
PC ← PC + rB
else
PC ← PC + 4
if D = 1 then
allow following instruction to complete execution
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
PC
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐不成立の場合)
2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 1 の場合)
3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 0 の場合)
メモ
遅延ス ロ ッ ト は、 imm、 分岐、 ブ レー ク 命令で使用で き ません。 割 り 込みお よ び外部ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト の分岐が完了す る ま で延期 さ れます。
140
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
bnei
1
0
0
Branch Immediate if Not Equal
1
1
1
bnei
rA, IMM
0 でない場合に即値に分岐
bneid
rA, IMM
0 でない場合に即値に分岐 (分岐遅延ス ロ ッ ト を使用)
1 D 0
0
0
6
1
rA
11
IMM
16
31
説明
rA が 0 ではない場合、 IMM のオ フ セ ッ ト 値に含め ら れてい る命令に分岐 し ます。 分岐先は、 ア ド
レ ス PC + IMM の命令です。
bneid に対 し ては、 D ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。 こ の D ビ ッ ト は、 分岐遅延ス ロ ッ ト を使用す る
か ど う かを指定 し ます。 D ビ ッ ト が 1 の場合、遅延ス ロ ッ ト が使用 さ れ、分岐後の命令 (分岐遅延ス
ロ ッ ト にあ る 命令) を分岐先の命令を実行す る前に完了 さ せ る こ と がで き ます。 D ビ ッ ト が 0 の場
合、 遅延ス ロ ッ ト は使用 さ れず、 分岐後に分岐先の命令が実行 さ れます。
擬似 コ ー ド
If rA ≠ 0 then
PC ← PC + sext(IMM)
else
PC ← PC + 4
if D = 1 then
allow following instruction to complete execution
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
PC
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐不成立の場合)
2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 1 の場合)
3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (分岐が成立 し 、 D ビ ッ ト が 0 の場合)
メモ
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
遅延ス ロ ッ ト は、 imm、 分岐、 ブ レー ク 命令で使用で き ません。 割 り 込みお よ び外部ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト の分岐が完了す る ま で延期 さ れます。
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141
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
br
1
0
Unconditional Branch
0
0
1
1
br
rB
分岐
bra
rB
絶対値に分岐
brd
rB
分岐 (分岐遅延ス ロ ッ ト を使用)
brad
rB
絶対値に分岐 (分岐遅延ス ロ ッ ト を使用)
brld
rD, rB
分岐お よ び リ ン ク (分岐遅延ス ロ ッ ト を使用)
brald
rD, rB
絶対値に分岐お よ び リ ン ク (分岐遅延ス ロ ッ ト を使用)
0
rD
6
D A L
11
0
0
rB
16
0
0
0
0
0
0
0
0
0
21
0
0
31
説明
rB で指定 さ れた ア ド レ ス に含まれ る命令に分岐 し ます。
brld お よ び brald に対 し ては、L ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。 L ビ ッ ト が 1 の場合、 リ ン ク が実行 さ
れ、 PC の現在の値が rD に格納 さ れます。
bra、 brad、 お よ び brald に対 し ては、 A ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。 A ビ ッ ト が 1 の場合は、 rB の
値を絶対値 と みな し 、 その値に分岐 し ます。 A ビ ッ ト が 0 の場合は、 相対分岐 と な り 、 分岐先は PC
+ rB と な り ます。
bra、 brad、 brld、 お よ び brald に対 し ては、 D ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。 こ の D ビ ッ ト は、 分岐
遅延ス ロ ッ ト を使用す る か ど う かを指定 し ます。D ビ ッ ト が 1 の場合、遅延ス ロ ッ ト が使用 さ れ、分
岐後の命令 (分岐遅延ス ロ ッ ト にあ る命令) を分岐先の命令を実行す る前に完了 さ せ る こ と がで き
ます。
D ビ ッ ト が 0 の場合、 遅延ス ロ ッ ト は使用 さ れず、 分岐後に分岐先の命令が実行 さ れます。
擬似 コ ー ド
if L = 1 then
(rD) ← PC
if A = 1 then
PC ← (rB)
else
PC ← PC + (rB)
if D = 1 then
allow following instruction to complete execution
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
•
PC
レ イテンシ
2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (D ビ ッ ト が 1 の場合)
3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (D ビ ッ ト が 0 の場合)
142
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UG081 (v10.3)
命令
メモ
命令 brl お よ び bral は、 使用で き ません。 遅延ス ロ ッ ト は、 imm、 分岐、 ブ レー ク 命令で使用で き
ません。 割 り 込みお よ び外部ハー ド ウ ェ ア ブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト の分岐が完了す る ま で延期 さ
れます。
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143
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
bri
1
0
Unconditional Branch Immediate
0
1
1
1
0
bri
IMM
即値に分岐
brai
IMM
即値の絶対値に分岐
brid
IMM
即値に分岐 (分岐遅延ス ロ ッ ト を使用)
braid
IMM
即値の絶対値に分岐 (分岐遅延ス ロ ッ ト を使用)
brlid
rD, IMM
即値に分岐お よ び リ ン ク (分岐遅延ス ロ ッ ト を使用)
bralid
rD, IMM
即値の絶対値に分岐お よ び リ ン ク (分岐遅延ス ロ ッ ト を使用)
rD
6
D A
11
L
0
0
IMM
16
31
説明
32 ビ ッ ト に符号拡張 さ れた IMM で指定 さ れ る ア ド レ ス に含まれてい る命令に分岐 し ます。
brlid お よ び bralid に対 し ては、 L ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。 L ビ ッ ト が 1 の場合、 リ ン ク が実行
さ れ、 PC の現在の値が rD に格納 さ れます。
brai、braid、お よ び bralid に対 し ては、A ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。 A ビ ッ ト が 1 の場合は、IMM
の値を絶対値 と みな し 、 その値に分岐 し ます。 A ビ ッ ト が 0 の場合は、 相対分岐 と な り 、 分岐先は
PC + IMM と な り ます。
brid、 braid、 brlid、 お よ び bralid に対 し ては、 D ビ ッ ト が 1 に設定 さ れます。 こ の D ビ ッ ト は、 分
岐遅延ス ロ ッ ト を使用す る か ど う かを指定 し ます。D ビ ッ ト が 1 の場合、遅延ス ロ ッ ト が使用 さ れ、
分岐後の命令 (分岐遅延ス ロ ッ ト にあ る命令) を分岐先の命令を実行す る前に完了 さ せ る こ と がで
き ます。 D ビ ッ ト が 0 の場合、 遅延ス ロ ッ ト は使用 さ れず、 分岐後に分岐先の命令が実行 さ れます。
MicroBlaze で MMU が使用 さ れ (C_USE_MMU >= 1) 、 brki rD, 0x18 を使用 し てユーザー ベ
ク タ 例外が処理 さ れ る 場合は、MSR のユーザー モー ド ビ ッ ト お よ び仮想モー ド ビ ッ ト が 0 にな り
ます。
擬似 コ ー ド
if L = 1 then
(rD) ← PC
if A = 1 then
PC ← sext(IMM)
else
PC ← PC + sext(IMM)
if D = 1 then
allow following instruction to complete execution
if D = 1 and A = 1 and L = 1 and IMM = 0x8 then
MSR[UMS] ←MSR[UM]
MSR[VMS] ←MSR[VM]
MSR[UM] ←0
MSR[VM] ←0
144
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UG081 (v10.3)
命令
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
•
PC
•
MSR[UM]、 MSR[VM]
レ イテンシ
2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (D ビ ッ ト が 1 の場合)
3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル (D ビ ッ ト が 0 の場合)
メモ
命令 brli お よび brali は、 使用で き ません。
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
遅延ス ロ ッ ト は、 imm、 分岐、 ブ レー ク 命令で使用で き ません。 割 り 込みお よ び外部ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト の分岐が完了す る ま で延期 さ れます。
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145
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
brk
Break
brk
1
0
0
0
1
1
0
rD, rB
rD
6
0
1
1
0
11
0
rB
16
0
21
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
31
説明
rB のア ド レ ス値に格納 さ れ る命令に分岐、 リ ン ク し ます。 PC の現在の値が rD に格納 さ れます。
MSR の BIP フ ラ グが 1 にな り 、 予約ビ ッ ト は ク リ アにな り ます。
MicroBlaze で MMU が使用 さ れ る 場合 (C_USE_MMU >= 1) こ の命令は特権命令にな り 、 ユー
ザー モー ド (MSR[UM] = 1) で使用す る と 特権命令例外が発生 し ます。
擬似 コ ー ド
if MSR[UM] == 1 then
ESR[EC] ← 00111
else
(rD) ← PC
PC ← (rB)
MSR[BIP] ← 1
Reservation ←0
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
•
PC
•
MSR[BIP]
•
ESR[EC] (特権命令例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
3 ク ロ ッ ク サイ クル
146
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
brki
Break Immediate
brki
1
0
0
1
1
1
0
rD
6
rD, IMM
0
11
1
1
0
0
IMM
16
31
説明
32 ビ ッ ト に符号拡張 さ れた IMM のア ド レ ス値に格納 さ れてい る命令に分岐、リ ン ク し ます。 PC の
現在の値が rD に格納 さ れます。 MSR の BIP フ ラ グが 1 に設定 さ れ、予約ビ ッ ト が ク リ アにな り ま
す。
MicroBlaze で MMU が使用 さ れ る 場合 (C_USE_MMU >= 1)、brki rD, 0x8 ま たは brki rD,
0x18 を使用 し て ソ フ ト ウ ェ ア ブ レー ク が実行 さ れ る 場合を除いて こ の命令は特権命令にな り 、
ユーザー モー ド (MSR[UM] = 1) で使用す る と 特権命令例外が発生 し ます。
MicroBlaze で MMU が使用 さ れ (C_USE_MMU >= 1) 、 bralid rD, 0x8 を使用 し てユーザー ベ
ク タ 例外が処理 さ れ る 場合は、MSR のユーザー モー ド ビ ッ ト お よ び仮想モー ド ビ ッ ト が 0 にな り
ます。
擬似 コ ー ド
if MSR[UM] = 1 and IMM ≠ 0x8 and IMM ≠ 0x18 then
ESR[EC] ← 00111
else
(rD) ← PC
PC ← sext(IMM)
MSR[BIP] ←1
Reservation ←0
if IMM = 0x8 or IMM = 0x18 then
MSR[UMS] ←MSR[UM]
MSR[VMS] ←MSR[VM]
MSR[UM] ←0
MSR[VM] ←0
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD (例外が発生 し た場合は変更な し )
•
PC
•
MSR[BIP]、 MSR[UM]、 MSR[VM]
•
ESR[EC] (特権命令例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
3 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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147
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
bs
0
0
Barrel Shift
1
0
0
0
bsrl
rD, rA, rB
論理バレ ル シ フ ト ラ イ ト
bsra
rD, rA, rB
算術バレ ル シ フ ト ラ イ ト
bsll
rD, rA, rB
論理バレ ル シ フ ト レ フ ト
1
rD
6
rA
11
rB
16
S T
21
0
0
0
0
0
0
0
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rB で指定 さ れた分だけ レ ジ ス タ rA の内容を シ フ ト し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に格納 し
ます。
bsll に対 し ては、 S ビ ッ ト (サ イ ド ビ ッ ト ) が 1 に設定 さ れます。 S ビ ッ ト が 1 の場合は、 左側への
シ フ ト が実行 さ れます。 bsrl お よ び bsra に対 し ては S ビ ッ ト は 0 に設定 さ れ、右側へのシ フ ト が実
行 さ れます。
bsra に対し て は、 T ビ ッ ト (タ イ プ ビ ッ ト ) が 1 に設定さ れま す。 T ビ ッ ト が 1 の場合、 算術シ フ
ト が実行さ れま す。 bsrl およ び bsll に対し て は T ビ ッ ト は 0 に設定さ れ、論理シ フ ト が実行さ れま
す。
擬似 コ ー ド
if S = 1 then
(rD) ← (rA) << (rB)[27:31]
else
if T = 1 then
if ((rB)[27:31]) ≠ 0 then
(rD)[0:(rB)[27:31]-1] ← (rA)[0]
(rD)[(rB)[27:31]:31] ← (rA) >> (rB)[27:31]
else
(rD) ← (rA)
else
(rD) ← (rA) >> (rB)[27:31]
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
こ れ ら の命令は、 オプシ ョ ンです。 MicroBlaze でパ ラ メ ー タ C_USE_BARREL が 1 に設定 さ れて
い る 場合にのみ使用可能です。
148
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
bsi
0
0
1
Barrel Shift Immediate
1
0
0
bsrli
rD, rA, IMM
論理バレ ル シ フ ト ラ イ ト (即値を使用)
bsrai
rD, rA, IMM
算術バレ ル シ フ ト ラ イ ト (即値を使用)
bslli
rD, rA, IMM
論理バレ ル シ フ ト レ フ ト (即値を使用)
1
rD
6
rA
11
0
0
0
0
0
16
S T
21
0
0
0
0
IMM
27
31
説明
IMM で指定 さ れた分だけ レ ジ ス タ rA の内容を シ フ ト し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。
bslli に対 し ては、 S ビ ッ ト (サ イ ド ビ ッ ト ) が 1 に設定 さ れます。 S ビ ッ ト が 1 の場合は、 左側への
シ フ ト が実行 さ れます。 bsrli お よ び bsrai に対 し ては S ビ ッ ト は 0 に設定 さ れ、 右側へのシ フ ト が
実行 さ れます。
bsrai に対 し ては、 T ビ ッ ト ( タ イ プ ビ ッ ト ) が 1 に設定 さ れます。 T ビ ッ ト が 1 の場合、 算術シ フ
ト が実行 さ れます。 bsrli お よ び bslli に対 し ては T ビ ッ ト は 0 に設定 さ れ、論理シ フ ト が実行 さ れま
す。
擬似 コ ー ド
if S = 1 then
(rD) ← (rA) << IMM
else
if T = 1 then
if IMM ≠ 0 then
(rD)[0:IMM-1] ← (rA)[0]
(rD)[IMM:31] ← (rA) >> IMM
else
(rD) ← (rA)
else
(rD) ← (rA) >> IMM
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
こ れ ら は、 タ イ プ B 命令ではあ り ません。 こ れ ら の命令の前に imm 命令を実行 し て も 、影響はあ り
ません。
こ れ ら の命令は、 オプシ ョ ンです。 MicroBlaze でパ ラ メ ー タ C_USE_BARREL が 1 に設定 さ れて
い る 場合にのみ使用可能です。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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149
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
cmp
0
0
0
Integer Compare
0
1
0
cmp
rD, rA, rB
rB を rA と 比較 (符号付 き )
cmpu
rD, rA, rB
rB を rA と 比較 (符号な し )
1
rD
6
rA
rB
11
16
0
0
0
0
0
0
0
0
0 U 1
21
31
説明
レ ジ ス タ rB の内容か ら レ ジ ス タ rA の内容を減算 し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。
rD の MSB ビ ッ ト は、 rA と rB の関係が真であ る か ど う かを示す よ う 調整 さ れます。 U ビ ッ ト が 1
の場合、 rA と rB は符号な し の値 と みな さ れます。 U ビ ッ ト が 0 の場合、 rA と rB は符号付 き の値
と みな さ れます。
擬似 コ ー ド
(rD) ← (rB) + (rA) + 1
(rD)(MSB) ←(rA) > (rB)
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
150
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
fadd
Floating Point Arithmetic Add
fadd
0
0
1
0
1
1
0
rD, rA, rB
rD
6
加算
rA
11
rB
16
0
0
0
0
21
0
0
0
0
0
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rA と rB の浮動小数点値の合計を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。
擬似 コ ー ド
if isDnz(rA) or isDnz(rB) then
(rD) ← 0xFFC00000
FSR[DO] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else if isSigNaN(rA) or isSigNaN(rB)or
(isPosInfinite(rA) and isNegInfinite(rB)) or
(isNegInfinite(rA) and isPosInfinite(rB))) then
(rD) ← 0xFFC00000
FSR[IO] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else if isQuietNaN(rA) or isQuietNaN(rB) then
(rD) ← 0xFFC00000
else if isDnz((rA)+(rB)) then
(rD) ← signZero((rA)+(rB))
FSR[UF] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else if isNaN((rA)+(rB)) and then
(rD) ← signInfinite((rA)+(rB))
FSR[OF] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else
(rD) ←(rA) + (rB)
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD (FP 例外が発生 し た場合は変更な し )
•
ESR[EC] (FP 例外が発生 し た場合)
•
FSR[IO,UF,OF,DO]
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 4 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 6 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
こ の命令は、 MicroBlaze でパ ラ メ ー タ C_USE_FPU が 0 よ り 大 き い値に設定 さ れてい る 場合にの
み使用可能です。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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151
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
frsub
Reverse Floating Point Arithmetic Subtraction
frsub
0
0
1
0
1
1
0
rD, rA, rB
rD
6
逆減算
rA
11
rB
16
0
0
0
1
21
0
0
0
0
0
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rB の浮動小数点値か ら レ ジ ス タ rA の浮動小数点値を減算 し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に
格納 し ます。
擬似 コ ー ド
if isDnz(rA) or isDnz(rB) then
(rD) ← 0xFFC00000
FSR[DO] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else if (isSigNaN(rA) or isSigNaN(rB) or
(isPosInfinite(rA) and isPosInfinite(rB)) or
(isNegInfinite(rA) and isNegInfinite(rB))) then
(rD) ← 0xFFC00000
FSR[IO] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else if isQuietNaN(rA) or isQuietNaN(rB) then
(rD) ← 0xFFC00000
else if isDnz((rB)-(rA)) then
(rD) ← signZero((rB)-(rA))
FSR[UF] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else if isNaN((rB)-(rA)) then
(rD) ← signInfinite((rB)-(rA))
FSR[OF] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else
(rD) ←(rB) - (rA)
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD (FP 例外が発生 し た場合は変更な し )
•
ESR[EC] (FP 例外が発生 し た場合)
•
FSR[IO,UF,OF,DO]
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 4 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 6 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
こ の命令は、 MicroBlaze でパ ラ メ ー タ C_USE_FPU が 0 よ り 大 き い値に設定 さ れてい る 場合にの
み使用可能です。
152
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
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命令
fmul
Floating Point Arithmetic Multiplication
fmul
0
0
1
0
1
1
0
rD, rA, rB
rD
6
乗算
rA
11
rB
16
0
21
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rA の浮動小数点値 と レ ジ ス タ rB の浮動小数点値を乗算 し 、その結果を レ ジ ス タ rD に格
納 し ます。
擬似 コ ー ド
if isDnz(rA) or isDnz(rB) then
(rD) ← 0xFFC00000
FSR[DO] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else
if isSigNaN(rA) or isSigNaN(rB) or (isZero(rA) and isInfinite(rB)) or
(isZero(rB) and isInfinite(rA)) then
(rD) ← 0xFFC00000
FSR[IO] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else if isQuietNaN(rA) or isQuietNaN(rB) then
(rD) ← 0xFFC00000
else if isDnz((rB)*(rA)) then
(rD) ← signZero((rA)*(rB))
FSR[UF] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else if isNaN((rB)*(rA)) then
(rD) ← signInfinite((rB)*(rA))
FSR[OF] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else
(rD) ←(rB) * (rA)
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD (FP 例外が発生 し た場合は変更な し )
•
ESR[EC] (FP 例外が発生 し た場合)
•
FSR[IO,UF,OF,DO]
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 4 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 6 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
こ の命令は、 MicroBlaze でパ ラ メ ー タ C_USE_FPU が 0 よ り 大 き い値に設定 さ れてい る 場合にの
み使用可能です。
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153
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
fdiv
Floating Point Arithmetic Division
fdiv
0
0
1
0
1
1
0
rD, rA, rB
rD
6
除算
rA
rB
11
16
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
21
0
31
説明
レ ジ ス タ rB の浮動小数点値を レ ジ ス タ rA の浮動小数点値で除算 し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に格
納 し ます。
擬似 コ ー ド
if isDnz(rA) or isDnz(rB) then
(rD) ← 0xFFC00000
FSR[DO] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else
if isSigNaN(rA) or isSigNaN(rB) or (isZero(rA) and isZero(rB)) or
(isInfinite(rA) and isInfinite(rB)) then
(rD) ← 0xFFC00000
FSR[IO] ←1
ESR[EC] ← 00110
else if isQuietNaN(rA) or isQuietNaN(rB) then
(rD) ← 0xFFC00000
else if isZero(rA) and not isInfinite(rB) then
(rD) ← signInfinite((rB)/(rA))
FSR[DZ] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else if isDnz((rB)/(rA)) then
(rD) ← signZero((rB)/(rA))
FSR[UF] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else if isNaN((rB)/(rA)) then
(rD) ← signInfinite((rB)/(rA))
FSR[OF] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else
(rD) ←(rB) / (rA)
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD (FP 例外が発生 し た場合は変更な し )
•
ESR[EC] (FP 例外が発生 し た場合)
•
FSR[IO,UF,OF,DO,DZ]
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 28 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 30 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
154
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
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命令
メモ
こ の命令は、 MicroBlaze でパ ラ メ ー タ C_USE_FPU が 0 よ り 大 き い値に設定 さ れてい る場合にの
み使用可能です。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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155
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
fcmp
0
0
1
Floating Point Number Comparison
0
1
1
fcmp.un
rD, rA, rB
順序付けな し 浮動小数点比較
fcmp.lt
rD, rA, rB
浮動小数点の小な り 比較
fcmp.eq
rD, rA, rB
浮動小数点の等価比較
fcmp.le
rD, rA, rB
浮動小数点の以下比較
fcmp.gt
rD, rA, rB
浮動小数点の大な り 比較
fcmp.ne
rD, rA, rB
浮動小数点の非等価比較
fcmp.ge
rD, rA, rB
浮動小数点の以上比較
0
rD
6
rA
11
rB
16
0
21
1
0
0
OpSel
25
0
28
0
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rB の浮動小数点値を レ ジ ス タ rA の浮動小数点値 と 比較 し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に格
納 し ます。 命令 コ ー ド の OpSel フ ィ ール ド で、 実行す る比較 タ イ プ を指定 し ます。
擬似 コ ー ド
if isDnz(rA) or isDnz(rB) then
(rD) ← 0
FSR[DO] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else
{ 表 4-2 の演算を参照 }
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD (FP 例外が発生 し た場合は変更な し )
•
ESR[EC] (FP 例外が発生 し た場合)
•
FSR[IO,DO]
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
こ の命令は、 MicroBlaze でパ ラ メ ー タ C_USE_FPU が 0 よ り 大 き い値に設定 さ れてい る場合にの
み使用可能です。
157 ページの表 4-2 に、 浮動小数点比較演算を示 し ます。
156
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
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命令
表 4-2 : 浮動小数点の比較演算
比較 タ イ プ
説明
順序付けな し
オペ ラ ン ド の関係
OpSel
000
(rB) > (rA)
(rD) ←0
(rB) < (rA)
(rD) ←0
(rB) = (rA)
(rD) ←0
isSigNaN(rA)
または isSigNaN(rB)
(rD) ←1
isQuietNaN(rA)
または
isQuietNaN(rB)
(rD) ←1
FSR[IO] ←1
ESR[EC] ←00110
小な り
等価
001
010
(rD) ←0
(rD) ←0
(rD) ←1
(rD) ←0
(rD) ←0
(rD) ←1
(rD) ←0
(rD) ←0
FSR[IO] ←1
FSR[IO] ←1
ESR[EC] ←00110
ESR[EC] ←00110
(rD) ←0
(rD) ←0
FSR[IO] ←1
ESR[EC] ←0011
以下
大な り
非等価
011
100
101
(rD) ←0
(rD) ←1
(rD) ←1
(rD) ←1
(rD) ←0
(rD) ←1
(rD) ←1
(rD) ←0
(rD) ←0
(rD) ←0
(rD) ←0
FSR[IO] ←1
FSR[IO] ←1
ESR[EC] ←00110
ESR[EC] ←00110
(rD) ←0
(rD) ←0
FSR[IO] ←1
FSR[IO] ←1
ESR[EC] ←00110
ESR[EC] ←00110
(rD) ←1
(rD) ←1
FSR[IO] ←1
ESR[EC] ←0011
以上
110
(rD) ←1
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
(rD) ←0
(rD) ←1
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(rD) ←0
(rD) ←0
FSR[IO] ←1
FSR[IO] ←1
ESR[EC] ←00110
ESR[EC] ←00110
157
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
flt
Floating Point Convert Integer to Float
flt
0
0
1
0
1
1
0
rD, rA
rD
6
rA
11
0
16
0
21
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rA の符号付 き整数を浮動小数点値に変換 し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。 こ れ
は 32 ビ ッ ト の符号付 き繰 り 上げ/繰 り 下げ変換で、 結果は 32 ビ ッ ト の浮動小数点値にな り ます。
擬似 コ ー ド
(rD) ← float ((rA))
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 4 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 6 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
こ の命令は、MicroBlaze でパラ メ ータ C_USE_FPU が 2 に設定さ れて いる 場合にのみ使用可能で
す。
158
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
fint
Floating Point Convert Float to Integer
fint
0
0
1
0
1
1
0
rD, rA
rD
6
rA
0
11
16
0
1
1
0
0
0
21
0
0
0
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rA の浮動小数点値を符号付 き整数に変換 し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。 こ れ
は 32 ビ ッ ト の符号付 き変換で、 結果は 32 ビ ッ ト の整数値にな り ます。
擬似 コ ー ド
if isDnz(rA) then
(rD) ← 0xFFC00000
FSR[DO] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else if isNaN(rA) then
(rD) ← 0xFFC00000
FSR[IO] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else if isInf(rA) or (rA) < -231 or (rA) > 231 - 1 then
(rD) ← 0xFFC00000
FSR[IO] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else
(rD) ← int ((rA))
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD (FP 例外が発生 し た場合は変更な し )
•
ESR[EC] (FP が発生 し た場合)
•
FSR[IO,UF,OF,DO]
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 5 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 7 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
こ の命令は、MicroBlaze でパラ メ ータ C_USE_FPU が 2 に設定さ れて いる 場合にのみ使用可能で
す。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
japan.xilinx.com
159
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
fsqrt
Floating Point Arithmetic Square Root
fsqrt
0
0
1
0
1
1
0
rD, rA
rD
6
平方根
rA
0
11
16
0
1
1
1
0
0
0
21
0
0
0
0
31
説明
rA の値の浮動小数点平方根演算を実行 し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。
擬似 コ ー ド
if isDnz(rA) then
(rD) ← 0xFFC00000
FSR[DO] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else if isSigNaN(rA) then
(rD) ← 0xFFC00000
FSR[IO] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else if isQuietNaN(rA) then
(rD) ← 0xFFC00000
else if (rA) < 0 then
(rD) ← 0xFFC00000
FSR[IO] ← 1
ESR[EC] ← 00110
else if (rA) = -0 then
(rD) ← -0
else
(rD) ← sqrt ((rA))
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD (FP 例外が発生 し た場合は変更な し )
•
ESR[EC] (FP が発生 し た場合)
•
FSR[IO,UF,OF,DO]
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 27 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 29 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
こ の命令は、MicroBlaze でパラ メ ータ C_USE_FPU が 2 に設定さ れて いる 場合にのみ使用可能で
す。
160
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
get
0
0
1
get from fsl interface
1
0
1
1
tneaget
rD, FSLx
FSL x か ら デー タ を読み出 し
t : テ ス ト のみ
n : ノ ンブ ロ ッ キ ン グ
e : 制御ビ ッ ト が 1 の場合例外
a : 不可分
tnecaget
rD, FSLx
FSL x か ら 制御を読み出 し
t : テ ス ト のみ
n : ノ ンブ ロ ッ キ ン グ
e : 制御ビ ッ ト が 0 の場合例外
a : 不可分
rD
6
0
0
0
0
11
0
0
n
c
t
a
e
0
0
0
16
0
0
0
FSLx
28
31
説明
FSLx イ ン タ ーフ ェ イ ス か ら 読み出 し た値を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。
get 命令には、 32 種類あ り ます。
ブ ロ ッ キ ン グの get 命令 (n ビ ッ ト が 0) では、 FSL イ ン タ ーフ ェ イ ス か ら 有効なデー タ が取得 さ れ
る ま での間 MicroBlaze を ス ト ール し ます。 ノ ンブ ロ ッ キ ン グの get 命令では MicroBlaze は ス ト ー
ル さ れず、 デー タ が有効な場合はキ ャ リ ーが 0 に、 無効の場合は 1 にな り ます。 ア ク セ ス が無効な
場合は、 デス テ ィ ネーシ ョ ン レ ジ ス タ の内容は定義 さ れません。
すべてのデー タ get 命令 (c ビ ッ ト が 0) では、 FSL イ ン ターフ ェ イ ス の制御ビ ッ ト が 0 であ る こ と
が想定 さ れます。 0 ではない場合は、MSR[FSL_Error] が 1 に設定 さ れます。 すべての制御 get 命令
(c ビ ッ ト が 1) では、FSL イ ン タ ーフ ェ イ ス の制御ビ ッ ト が 1 であ る こ と が想定 さ れます。1 でない
場合は、 MSR[FSL_Error] が 1 に設定 さ れます。
例外の get 命令 (e ビ ッ ト が 1) では、制御ビ ッ ト の不一致があ る場合に例外が生成 さ れます。 こ の場
合、 ESR で EC に例外の原因が、 ESS に FSL イ ンデ ッ ク ス が設定 さ れます。 例外が発生 し た場合、
タ ーゲ ッ ト レ ジ ス タ rD はア ッ プデー ト さ れず、 FSL デー タ が EDR に格納 さ れます。
テ ス ト の get 命令 (t ビ ッ ト が 1) は、FSL リ ン ク への読み出 し 信号がアサー ト さ れない点を除 き、通
常どお り 処理 さ れます。
不可分の get 命令 (a ビ ッ ト が 1) は割 り 込み不可です。 不可分 FSL 命令のシーケ ン スはグループ化
さ れ、 プ ロ グ ラ ムの フ ロ ーへは割 り 込みで き ません。 ただ し 、 例外は発生 し ます。
MicroBlaze で MMU が使用 さ れ る 場合 (C_USE_MMU >= 1) こ れ ら の命令は特権命令にな り 、
ユーザー モー ド (MSR[UM] = 1) で使用す る と 特権命令例外が発生 し ます。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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161
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
擬似 コ ー ド
if MSR[UM] = 1 then
ESR[EC] ← 00111
else
(rD) ← FSLx
if (n = 1) then
MSR[Carry] ← not (FSLx Exists bit)
if (FSLx Control bit ≠ c) and (FSLx Exists bit) then
MSR[FSL_Error] ←1
if (e = 1) then
ESR[EC] ←00000
ESR[ESS] ←instruction bits [28:31]
EDR
←FSLx
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD (例外が発生 し た場合は変更な し )
•
MSR[FSL_Error]
•
MSR[Carry]
•
ESR[EC] (FSL 例外ま たは特権命令例外が発生 し た場合)
•
ESR[ESS] (FSL 例外が発生 し た場合)
•
EDR (FSL 例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
ブ ロ ッ キ ン グの get 命令では、命令が完了可能にな る ま で MicroBlaze のパ イ プ ラ イ ンが ス ト ール し
ます。 割 り 込みは、 パ ラ メ ー タ C_USE_EXTENDED_FSL_INSTR が 1 に設定 さ れ、 命令が不可分
でない場合に実行 さ れます。
メモ
アセ ンブ リ 言語で FSLx イ ン タ ーフ ェ イ ス を参照す る には、 rfsl0, rfsl1, ... rfsl15 を使用 し ます。
ブ ロ ッ キ ン グの get 命令を遅延ス ロ ッ ト に含め る と 割 り 込みが発生 し な く な る ため、 パ ラ メ ー タ
C_USE_EXTENDED_FSL_INSTR が 1 に設定 さ れてい る 場合は、 こ の命令を遅延ス ロ ッ ト に含め
る こ と がで き ません。
ノ ンブ ロ ッ キ ン グの get 命令では、 rsubc 命令を使用 し て、 イ ンデ ッ ク ス変数をデ ク リ メ ン ト で き ま
す。
C_FSL_EXCEPTION が 1 に設定 さ れてい る 場合を除 き 、 e ビ ッ ト の設定は影響 し ません。
こ れ ら の命令は、 MicroBlaze でパ ラ メ ー タ C_FSL_LINKS が 0 よ り 大 き い値に設定 さ れてい る 場
合にのみ使用可能です。
拡張命令 (例外、 テ ス ト 、 お よ び不可分の get 命令) は、 パ ラ メ ー タ C_USE_EXTENDED_FSL_
INSTR が 1 に設定 さ れてい る場合にのみ使用可能です。
162
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
getd
0
0
1
get from fsl interface dynamic
0
0
1
1
tneagetd
rD, rB
FSL rB[28:31] か ら デー タ を読み出 し
t : テ ス ト のみ
n : ノ ンブ ロ ッ キ ン グ
e : 制御ビ ッ ト が 1 の場合例外
a : 不可分
tnecagetd
rD, rB
FSL rB[28:31] か ら 制御を読み出 し
t : テ ス ト のみ
n : ノ ンブ ロ ッ キ ン グ
e : 制御ビ ッ ト が 0 の場合例外
a : 不可分
rD
6
0
0
0
0
0
11
rB
16
0
21
n
c
t
a
e
0
0
0
0
0
31
説明
rB の下位 4 ビ ッ ト で定義 さ れた FSL イ ン タ ーフ ェ イ ス か ら 読み出 し た結果が、レ ジ ス タ rD に格納
さ れます。
getd 命令には、 32 種類あ り ます。
ブ ロ ッ キ ン グ デー タ の getd 命令 (n ビ ッ ト が 0) では、 FSL イ ン タ ーフ ェ イ ス か ら 有効なデー タ が
取得 さ れ る ま での間 MicroBlaze を ス ト ール し ます。 ノ ンブ ロ ッ キ ン グ デー タ の getd 命令では
MicroBlaze は ス ト ール さ れず、デー タ が有効な場合はキ ャ リ ーが 0 に、無効の場合は 1 にな り ます。
ア ク セ ス が無効な場合は、 デス テ ィ ネーシ ョ ン レ ジ ス タ の内容は定義 さ れません。
すべてのデー タ getd 命令 (c ビ ッ ト が 0) では、FSL イ ン タ ーフ ェ イ ス の制御ビ ッ ト が 0 であ る こ と
が想定 さ れます。 0 ではない場合は、 MSR[FSL_Error] が 1 に設定 さ れます。 すべての制御 getd 命
令 (c ビ ッ ト が 1) では、 FSL イ ン ターフ ェ イ ス の制御ビ ッ ト が 1 であ る こ と が想定 さ れます。 1 で
ない場合は、 MSR[FSL_Error] が 1 に設定 さ れます。
例外の getd 命令 (e ビ ッ ト が 1) では、 制御ビ ッ ト の不一致があ る場合に例外が生成 さ れます。 こ の
場合、ESR で EC に例外の原因が、ESS に FSL イ ンデ ッ ク ス が設定 さ れます。 例外が発生 し た場合、
タ ーゲ ッ ト レ ジ ス タ rD はア ッ プデー ト さ れず、 FSL デー タ が EDR に格納 さ れます。
テ ス ト の getd 命令 (t ビ ッ ト が 1) は、FSL リ ン ク への読み出 し 信号がアサー ト さ れない点を除 き、通
常どお り 処理 さ れます。
不可分の getd 命令 (a ビ ッ ト が 1) は割 り 込み不可です。 不可分 FSL 命令のシーケ ン スはグループ
化 さ れ、 プ ロ グ ラ ムの フ ロ ーへは割 り 込みで き ません。 ただ し 、 例外は発生 し ます。
MicroBlaze で MMU が使用 さ れ る 場合 (C_USE_MMU >= 1) こ れ ら の命令は特権命令にな り 、
ユーザー モー ド (MSR[UM] = 1) で使用す る と 特権命令例外が発生 し ます。
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UG081 (v10.3)
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163
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
擬似 コ ー ド
if MSR[UM] = 1 then
ESR[EC] ← 00111
else
(rD) ← (FSL rB[28:31])
if (n = 1) then
MSR[Carry] ← not (FSL rB[28:31] Exists bit)
if (FSL rB[28:31] Control bit ≠ c) and (FSL rB[28:31] Exists bit) then
MSR[FSL_Error] ←1
if (e = 1) then
ESR[EC] ←00000
ESR[ESS] ←rB[28:31]
EDR
←(FSL rB[28:31])
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD (例外が発生 し た場合は変更な し )
•
MSR[FSL_Error]
•
MSR[Carry]
•
ESR[EC] (FSL 例外ま たは特権命令例外が発生 し た場合)
•
ESR[ESS] (FSL 例外が発生 し た場合)
•
EDR (FSL 例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
ブ ロ ッ キ ン グの getd 命令では、 命令が完了可能にな る ま で MicroBlaze のパ イ プ ラ イ ンが ス ト ール
し ます。 割 り 込みは、 命令が不可分 (割 り 込み不可) ではない場合に実行 さ れます。
メモ
ブ ロ ッ キ ン グの getd 命令を遅延ス ロ ッ ト に含め る と 割 り 込みが発生 し な く な る ため、こ の命令を遅
延ス ロ ッ ト に含め る こ と がで き ません。
ノ ンブ ロ ッ キ ン グの getd 命令では、 rsubc 命令を使用 し て、 イ ンデ ッ ク ス変数をデ ク リ メ ン ト で き
ます。
C_FSL_EXCEPTION が 1 に設定 さ れてい る 場合を除 き 、 e ビ ッ ト の設定は影響 し ません。
こ れ ら の命令は、 パ ラ メ ー タ C_FSL_LINKS が 0 よ り 大 き い値に設定 さ れ、 パ ラ メ ー タ C_USE_
EXTENDED_FSL_INSTR が 1 に設定 さ れてい る 場合にのみ使用可能です。
164
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命令
idiv
0
0
1
Integer Divide
0
0
1
idiv
rD, rA, rB
rB を rA で除算(符号付 き )
idivu
rD, rA, rB
rB を rA で除算 (符号な し )
0
rD
6
rA
rB
11
16
0
0
0
0
0
0
0
0
0 U 0
21
31
説明
レ ジ ス タ rB の内容を レ ジ ス タ rA の内容で除算 し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。
U ビ ッ ト が 1 の場合、 rA と rB は符号な し の値 と みな さ れます。 U ビ ッ ト が 0 の場合、 rA と rB は
符号付 き の値 と みな さ れます。
rA の値が 0 の場合、 例外が発生 し ない限 り 、 MSR の DZO ビ ッ ト が 1 にな り 、 rD の値は 0 にな り
ます。
U ビ ッ ト が ク リ アの場合、 rA の値は -1、 rB の値は -2147483648 の場合、 MSR の DZO ビ ッ ト は
セ ッ ト さ れ rD の値は、 例外が生成 さ れない限 り 、 -2147483648 にな り ます。
擬似 コ ー ド
if (rA) = 0 then
(rD)
<- 0
MSR[DZO] <- 1
ESR[EC] <- 00101
ESR[DEC] <- 0
else if U = 0 and (rA) = -1 and (rB) = -2147483648 then
(rD)
<- -2147483648
MSR[DZO] <- 1
ESR[EC] <- 00101
ESR[DEC] <- 1
else
(rD) ←(rB) / (rA)
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD (除算例外が発生 し た場合は変更な し )
•
MSR[DZO] (rA の値が 0 の場合)
•
ESR[EC] (rA の値が 0 の場合)
レ イテンシ
(rA) = 0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル、それ以外は C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 32 ク ロ ッ ク サ
イ クル
(rA) = 0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル、それ以外は C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 34 ク ロ ッ ク サ
イ クル
メモ
こ の命令は、MicroBlaze でパラ メ ータ C_USE_DIV が 1 に設定さ れて いる 場合にのみ使用可能で
す。
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UG081 (v10.3)
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165
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
imm
Immediate
imm
1
0
0
1
1
0
0
0
0
0
6
IMM
0
0
0
0
0
0
11
0
IMM
16
31
説明
imm 命令は、 IMM の値を一時レ ジ ス タ に読み込み、次の命令で 32 ビ ッ ト の即値を形成で き る よ う
に、 こ の値を ロ ッ ク し ます。
imm 命令は、 タ イ プ B 命令 と 共に使用 し ます。 タ イ プ B 命令では 16 ビ ッ ト の即値フ ィ ール ド し か
ないため、 32 ビ ッ ト の即値は直接使用で き ませんが、 MicroBlaze では 32 ビ ッ ト の即値を使用で き
ます。 デフ ォル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32
ビ ッ ト に符号拡張 し て、即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す
る と 、 32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 imm 命令は、 16 ビ ッ ト の IMM 値を次の命令で使用で き
る よ う 一時的に ロ ッ ク し ます。 こ の imm 命令の直後に タ イ プ B 命令を実行す る と 、 こ の imm 命令
の 16 ビ ッ ト の IMM 値 (上位 16 ビ ッ ト ) と タ イ プ B 命令の 16 ビ ッ ト の IMM 値 (下位 16 ビ ッ ト )
か ら 32 ビ ッ ト の即値が形成 さ れます。 imm 命令の後に タ イ プ B 命令が実行 さ れない場合は、 ロ ッ
ク さ れた値は解除 さ れます。
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
imm 命令お よ び後続の タ イ プ B 命令は不可分のため、こ の 2 つの命令の間にほかの命令を割 り 込ま
せ る こ と はで き ません。
ザ イ リ ン ク ス で提供す る アセンブ ラ では、 imm 命令が必要であ る こ と が自動的に検出 さ れます。
32 ビ ッ ト の IMM 値が タ イ プ B 命令で指定 さ れてい る場合、 アセンブ ラ で IMM 値が 16 ビ ッ ト の
値に変換 さ れ、 実行フ ァ イ ルでその命令の前に imm 命令が挿入 さ れます。
166
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
lbu
Load Byte Unsigned
lbu
1
0
1
0
0
0
0
rD, rA, rB
rD
6
rA
11
rB
16
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
21
0
31
説明
レ ジ ス タ rA と rB を加算 し た結果の メ モ リ ロ ケーシ ョ ンか ら 1 バ イ ト (8 ビ ッ ト ) 読み込みます。
デー タ はレ ジ ス タ rD の最下位バ イ ト に格納 さ れ、 その他の 3 バ イ ト は ク リ ア さ れます。
デー タ TLB ミ ス 例外は、仮想保護モー ド が イ ネーブルで、ア ド レ ス に対応す る有効な変換エン ト リ
が TLB で検出 さ れない場合に発生 し ます。
ア ク セ ス不可ゾーン保護でア ク セ ス が禁止 さ れてい る場合は、 デー タ 格納例外が発生 し ます。 こ れ
は、 ユーザー モー ド お よび仮想保護モー ド が イ ネーブルの場合のア ク セ ス にのみ適用 さ れます。
擬似 コ ー ド
Addr ← (rA) + (rB)
if TLB_Miss(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC]← 10010;ESR[S]← 0
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Access_Protected(Addr) and MSR[UM] = 1 and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC] ← 10000;ESR[S]← 0; ESR[DIZ] ← 1
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else
(rD)[24:31] ← Mem(Addr)
(rD)[0:23] ← 0
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD (例外が発生 し た場合は変更な し )
•
MSR[UM]、 MSR[VM]、 MSR[UMS]、 MSR[VMS] (例外が発生 し た場合)
•
ESR[EC]、 ESR[S] (例外が発生 し た場合)
•
ESR[DIZ] (デー タ 格納例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
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167
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
lbui
Load Byte Unsigned Immediate
lbui
1
0
1
1
0
0
0
rD, rA, IMM
rD
6
rA
11
IMM
16
31
説明
レ ジ ス タ rA の内容 と 32 ビ ッ ト に符号拡張 さ れた IMM 値を加算 し た結果の メ モ リ ロ ケーシ ョ ン
か ら 1 バ イ ト (8 ビ ッ ト ) 読み込みます。 デー タ は レ ジ ス タ rD の最下位バ イ ト に格納 さ れ、 その他
の 3 バ イ ト は ク リ ア さ れます。
デー タ TLB ミ ス 例外は、仮想保護モー ド が イ ネーブルで、ア ド レ ス に対応す る有効な変換エン ト リ
が TLB で検出 さ れない場合に発生 し ます。
ア ク セ ス不可ゾーン保護でア ク セ ス が禁止 さ れてい る場合は、 デー タ 格納例外が発生 し ます。 こ れ
は、 ユーザー モー ド お よび仮想保護モー ド が イ ネーブルの場合のア ク セ ス にのみ適用 さ れます。
擬似 コ ー ド
Addr ← (rA) + sext(IMM)
if TLB_Miss(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC]← 10010;ESR[S]← 0
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Access_Protected(Addr) and MSR[UM] = 1 and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC] ← 10000;ESR[S]← 0; ESR[DIZ] ← 1
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else
(rD)[24:31] ← Mem(Addr)
(rD)[0:23] ← 0
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD (例外が発生 し た場合は変更な し )
•
MSR[UM]、 MSR[VM]、 MSR[UMS]、 MSR[VMS] (例外が発生 し た場合)
•
ESR[EC]、 ESR[S] (例外が発生 し た場合)
•
ESR[DIZ] (デー タ 格納例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
168
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
lhu
Load Halfword Unsigned
lhu
1
0
1
0
0
0
1
rD, rA, rB
rD
6
rA
11
rB
16
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
21
0
31
説明
レ ジ ス タ rA と rB を加算 し た結果を、ハーフ ワー ド で揃え た メ モ リ ロ ケーシ ョ ンか ら 1 ハーフ ワ ー
ド (16 ビ ッ ト ) 読み込みます。 デー タ はレ ジ ス タ rD の下位ハーフ ワ ー ド に格納 さ れ、 上位ハーフ
ワ ー ド は ク リ ア さ れます。
デー タ TLB ミ ス 例外は、仮想保護モー ド が イ ネーブルで、ア ド レ ス に対応す る有効な変換エン ト リ
が TLB で検出 さ れない場合に発生 し ます。
ア ク セ ス不可ゾーン保護でア ク セ ス が禁止 さ れてい る場合は、 デー タ 格納例外が発生 し ます。 こ れ
は、 ユーザー モー ド お よび仮想保護モー ド が イ ネーブルの場合のア ク セ ス にのみ適用 さ れます。
不整列デー タ ア ク セ ス に よ る例外は、 ア ド レ ス の最下位ビ ッ ト が 0 でない場合に発生 し ます。
擬似 コ ー ド
Addr ← (rA) + (rB)
if TLB_Miss(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC]← 10010;ESR[S]← 0
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Access_Protected(Addr) and MSR[UM] = 1 and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC] ← 10000;ESR[S]← 0; ESR[DIZ] ← 1
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Addr[31] ≠ 0 then
ESR[EC] ← 00001; ESR[W] ← 0; ESR[S] ← 0; ESR[Rx] ← rD
else
(rD)[16:31] ← Mem(Addr)
(rD)[0:15] ← 0
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD (例外が発生 し た場合は変更な し )
•
MSR[UM]、 MSR[VM]、 MSR[UMS]、 MSR[VMS] (TLB ミ ス例外ま たはデー タ 格納例外が発
生 し た場合)
•
ESR[EC]、 ESR[S] (例外が発生 し た場合)
•
ESR[DIZ] (デー タ 格納例外が発生 し た場合)
•
ESR[W]、 ESR[Rx] (不整列デー タ ア ク セ ス に よ る例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
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169
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
lhui
Load Halfword Unsigned Immediate
lhui
1
0
1
1
0
0
1
rD, rA, IMM
rD
6
rA
11
IMM
16
31
説明
レ ジ ス タ rA の内容 と 32 ビ ッ ト に符号拡張 さ れた IMM 値を加算 し た結果をハーフ ワ ー ド で揃え た
メ モ リ ロ ケーシ ョ ンか ら 1 ハーフ ワー ド (16 ビ ッ ト ) 読み込みます。 デー タ はレ ジ ス タ rD の下位
ハーフ ワ ー ド に格納 さ れ、 上位ハーフ ワ ー ド は ク リ ア さ れます。
デー タ TLB ミ ス 例外は、仮想保護モー ド が イ ネーブルで、ア ド レ ス に対応す る有効な変換エン ト リ
が TLB で検出 さ れない場合に発生 し ます。 ア ク セ ス不可ゾーン保護でア ク セ ス が禁止 さ れてい る
場合は、 デー タ 格納例外が発生 し ます。 こ れは、 ユーザー モー ド お よ び仮想保護モー ド が イ ネーブ
ルの場合のア ク セ ス にのみ適用 さ れます。 不整列デー タ ア ク セ ス に よ る 例外は、 ア ド レ ス の最下位
ビ ッ ト が 0 でない場合に発生 し ます。
擬似 コ ー ド
Addr ← (rA) + sext(IMM)
if TLB_Miss(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC]← 10010;ESR[S]← 0
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Access_Protected(Addr) and MSR[UM] = 1 and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC] ← 10000;ESR[S]← 0; ESR[DIZ] ← 1
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Addr[31] ≠ 0 then
ESR[EC] ← 00001; ESR[W] ← 0; ESR[S] ← 0; ESR[Rx] ← rD
else
(rD)[16:31] ← Mem(Addr)
(rD)[0:15] ← 0
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD (例外が発生 し た場合は変更な し )
•
MSR[UM]、 MSR[VM]、 MSR[UMS]、 MSR[VMS] (TLB ミ ス例外ま たはデー タ 格納例外が発
生 し た場合)
•
ESR[EC]、 ESR[S] (例外が発生 し た場合)
•
ESR[DIZ] (デー タ 格納例外が発生 し た場合)
•
ESR[W]、 ESR[Rx] (不整列デー タ ア ク セ ス に よ る例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
170
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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171
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
lw
Load Word
lw
1
0
1
0
0
1
0
rD, rA, rB
rD
6
rA
11
rB
16
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
21
0
31
説明
レ ジ ス タ rA と rB を加算 し た結果を ワ ー ド で揃えた メ モ リ ロ ケーシ ョ ンか ら 1 ワー ド (32 ビ ッ ト )
読み込みます。 デー タ は、 レ ジ ス タ rD に格納 さ れます。
デー タ TLB ミ ス 例外は、仮想保護モー ド が イ ネーブルで、ア ド レ ス に対応す る有効な変換エン ト リ
が TLB で検出 さ れない場合に発生 し ます。
ア ク セ ス不可ゾーン保護でア ク セ ス が禁止 さ れてい る場合は、 デー タ 格納例外が発生 し ます。 こ れ
は、 ユーザー モー ド お よび仮想保護モー ド が イ ネーブルの場合のア ク セ ス にのみ適用 さ れます。
不整列デー タ ア ク セ ス に よ る例外は、 ア ド レ ス の最下位ビ ッ ト が 0 でない場合に発生 し ます。
擬似 コ ー ド
Addr ← (rA) + (rB)
if TLB_Miss(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC]← 10010;ESR[S]← 0
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Access_Protected(Addr) and MSR[UM] = 1 and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC] ← 10000;ESR[S]← 0; ESR[DIZ] ← 1
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Addr[30:31] ≠ 0 then
ESR[EC] ← 00001; ESR[W] ← 1; ESR[S] ← 0; ESR[Rx] ← rD
else
(rD) ← Mem(Addr)
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD (例外が発生 し た場合は変更な し )
•
MSR[UM]、 MSR[VM]、 MSR[UMS]、 MSR[VMS] (TLB ミ ス例外ま たはデー タ 格納例外が発
生 し た場合)
•
ESR[EC]、 ESR[S] (例外が発生 し た場合)
•
ESR[DIZ] (デー タ 格納例外が発生 し た場合)
•
ESR[W]、 ESR[Rx] (不整列デー タ ア ク セ ス に よ る例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
lwi
Load Word Immediate
lwi
1
0
1
1
0
1
0
rD, rA, IMM
rD
6
rA
11
IMM
16
31
説明
レ ジ ス タ rA の内容 と 32 ビ ッ ト に符号拡張 さ れた IMM 値を加算 し た結果を ワー ド で揃え たメ モリ
ロ ケ ーシ ョ ン から 1 ワ ード (16 ビ ッ ト ) 読み込みま す。 データ は、 レ ジ ス タ rD に格納さ れま す。
デー タ TLB ミ ス 例外は、仮想保護モー ド が イ ネーブルで、ア ド レ ス に対応す る有効な変換エン ト リ
が TLB で検出 さ れない場合に発生 し ます。 ア ク セ ス不可ゾーン保護でア ク セ ス が禁止 さ れてい る
場合は、 デー タ 格納例外が発生 し ます。 こ れは、 ユーザー モー ド お よ び仮想保護モー ド が イ ネーブ
ルの場合のア ク セ ス にのみ適用 さ れます。 不整列デー タ ア ク セ ス に よ る 例外は、 ア ド レ ス の最下位
ビ ッ ト が 0 でない場合に発生 し ます。
擬似 コ ー ド
Addr ← (rA) + sext(IMM)
if TLB_Miss(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC]← 10010;ESR[S]← 0
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Access_Protected(Addr) and MSR[UM] = 1 and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC] ← 10000;ESR[S]← 0; ESR[DIZ] ← 1
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Addr[30:31] ≠ 0 then
ESR[EC] ← 00001; ESR[W] ← 1; ESR[S] ← 0; ESR[Rx] ← rD
else
(rD) ← Mem(Addr)
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD (例外が発生 し た場合は変更な し )
•
MSR[UM]、 MSR[VM]、 MSR[UMS]、 MSR[VMS] (TLB ミ ス例外ま たはデー タ 格納例外が発
生 し た場合)
•
ESR[EC]、 ESR[S] (例外が発生 し た場合)
•
ESR[DIZ] (デー タ 格納例外が発生 し た場合)
•
ESR[W]、 ESR[Rx] (不整列デー タ ア ク セ ス に よ る例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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173
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
lwx
Load Word Exclusive
lwx
1 1 0 0 1 0
0
rD, rA, rB
rD
6
rA
11
rB
16
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
21
31
説明
レ ジ ス タ rA と rB を加算 し た結果を ワ ー ド で揃えた メ モ リ ロ ケーシ ョ ンか ら 1 ワー ド (32 ビ ッ ト )
読み込みます。 デー タ はレ ジ ス タ rD に配置 さ れ、 予約ビ ッ ト はセ ッ ト さ れ、 キ ャ リ ー フ ラ グ
(MSR[C]) は ク リ アにな り ます。
デー タ TLB ミ ス 例外は、仮想保護モー ド が イ ネーブルで、ア ド レ ス に対応す る有効な変換エン ト リ
が TLB で検出 さ れない場合に発生 し ます。
ア ク セ ス不可ゾーン保護でア ク セ ス が禁止 さ れてい る場合は、 デー タ 格納例外が発生 し ます。 こ れ
は、 ユーザー モー ド お よび仮想保護モー ド が イ ネーブルの場合のア ク セ ス にのみ適用 さ れます。
不整列デー タ ア ク セ ス に よ る例外は、 ア ド レ ス の最下位ビ ッ ト が 0 であ っ て も 発生 し ません。
擬似 コ ー ド
Addr ← (rA) + (rB)
if TLB_Miss(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC]← 10010;ESR[S]← 0
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Access_Protected(Addr) and MSR[UM] = 1 and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC] ← 10000;ESR[S]← 0; ESR[DIZ] ← 1
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else
(rD) ← Mem(Addr); Reservation ← 1; MSR[C] ← 0
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD お よ び MSR[C] (例外が発生 し ない場合)、 例外が発生 し た場合は変更な し
•
MSR[UM]、 MSR[VM]、 MSR[UMS]、 MSR[VMS] (TLB ミ ス例外ま たはデー タ 格納例外が発
生 し た場合)
•
ESR[EC]、 ESR[S] (例外が発生 し た場合)
•
ESR[DIZ] (デー タ 格納例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
こ の命令は STX と 共に使用 し て、 セマ フ ォやス ピ ン ロ ッ ク な ど排他的ア ク セ ス を イ ンプ リ メ ン ト
す る ために使用 し ます。
174
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
mfs
Move From Special Purpose Register
mfs
1
0
0
0
1
0
1
rD
6
rD, rS
0
0
0
0
11
0
1
0
16
rS
18
31
説明
特殊用途の レ ジ ス タ rS の内容を レ ジ ス タ rD に コ ピー し ます。 特殊用途レ ジ ス タ TLBLO お よ び
TLBHI は、 イ ンデ ッ ク ス が TLBX であ る 統合 TLB のエン ト リ の内容の コ ピーに使用 さ れます。
擬似 コ ー ド
switch (rS):
case 0x0000 : (rD) ← PC
case 0x0001 : (rD) ← MSR
case 0x0003 : (rD) ← EAR
case 0x0005 : (rD) ← ESR
case 0x0007 : (rD) ← FSR
case 0x000B : (rD) ← BTR
case 0x000D : (rD) ← EDR
case 0x1000 : (rD) ← PID
case 0x1001 : (rD) ← ZPR
case 0x1002 : (rD) ← TLBX
case 0x1003 : (rD) ← TLBLO
case 0x1004 : (rD) ← TLBHI
case 0x200x : (rD) ← PVR[x] (x = 0 ～ 11)
default : (rD) ← Undefined
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
アセ ンブ リ 言語で特殊用途レ ジ ス タ を参照す る には、PC では rpc、MSR では rmsr、EAR では rear、
ESR では resr、FSR では rfsr、BTR では rbtr、EDR では redr、PID では rpid、ZPR では rzpr、TLBLO
では rtlblo、 TLBHI では rtlbhi、 TLBX では rtlbx、 PVR0 ～ PVR11 では rpvr0 ～ rpvr11 を使用 し
て く だ さ い。
MSR の値には、 パ イ プ ラ イ ンの ス ト ール ビヘ イ ビ アに よ っ ては直前の命令の結果が含まれていな
い場合 も あ り ます。 MSR に影響 し ない命令は、 MFS 命令の前に実行 し 、 正 し い MSR 値が得 ら れ
る よ う にす る 必要があ り ます。
FSR の値には、パ イ プ ラ イ ンの ス ト ール ビヘ イ ビ アに よ っ ては直前の命令の結果が含まれていない
場合 も あ り ます。 FSR に影響 し ない命令は、 MFS 命令の前に実行 し 、 正 し い FSR 値が得 ら れ る よ
う にす る 必要があ り ます。
EAR、 ESR お よ び BTR は、 MicroBlaze で C_*_ EXCEPTION パ ラ メ ー タ の少な く と も 1 つが 1
に設定 さ れてい る 場合にのみオペ ラ ン ド と し て使用可能です。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
EDR は、 C_FSL_EXCEPTION パ ラ メ ー タ が 1 に、 C_FSL_LINKS パ ラ メ ー タ が 0 よ り 大 き い値
に設定 さ れてい る 場合にのみオペ ラ ン ド と し て使用可能です。
FSR は、C_USE_FPU パ ラ メ ー タ が 0 よ り 大 き い値に設定 さ れてい る場合にのみオペ ラ ン ド と し て
使用可能です。
PID、 ZPR、 TLBLO お よ び TLBHI は、 C_USE_MMU > 1 お よ び C_MMU_TLB_ACCESS = 1 ま
たは 3 の場合にのみオペ ラ ン ド と し て使用可能です。
TLBX は C_USE_MMU > 1 お よ び C_MMU_TLB_ACCESS > 0 の場合にのみオペ ラ ン ド と し て
使用可能です。
PVR0 は C_PVR が 1 ま たは 2 に、 PVR1 ～ PVR11 は C_PVR が 2 に設定 さ れてい る 場合にのみ
オペ ラ ン ド と し て使用可能です。
176
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
msrclr
Read MSR and clear bits in MSR
msrclr
1
0
0
0
1
0
1
rD
6
rD, Imm
1
0
0
0
1
11
0
Imm15
16 17
31
説明
特殊用途の レ ジ ス タ MSR の内容を レ ジ ス タ rD に コ ピー し ます。IMM 値が 1 であ る ビ ッ ト 位置は、
MSR で ク リ ア さ れます。 IMM 値が 0 であ る ビ ッ ト 位置は、 その ま ま にな り ます。
MicroBlaze で MMU が使用 さ れ る 場合 (C_USE_MMU >= 1)、IMM 値が C のみに影響す る場合を
除いて こ の命令は特権命令IMM 値が C のみに影響す る場合を除いて こ の命令は特権命令にな り と
な り 、 ユーザー モー ド (MSR[UM] = 1) で使用す る と 特権命令例外が発生 し ます。
擬似 コ ー ド
if MSR[UM] = 1 and IMM ≠ 0x4 then
ESR[EC] ← 00111
else
(rD)
← (MSR)
(MSR) ← (MSR) ∧ (IMM))
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
•
MSR
•
ESR[EC] (特権命令例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
MSRCLR を実行す る と 、 キ ャ リ ー ビ ッ ト はすぐ に変化 し ますが、 その他の ビ ッ ト は命令が実行 さ
れてか ら 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル後に変化 し ます。 IE ビ ッ ト が ク リ ア さ れた場合、プ ロ セ ッ サはその後
の命令の割 り 込みには反応 し ません。
MSR の値には、 パ イ プ ラ イ ンの ス ト ール ビヘ イ ビ アに よ っ ては直前の命令の結果が含まれていな
い場合 も あ り ます。 MSR に影響 し ない命令は、 MSRCLR 命令の前に実行 し 、 正 し い MSR 値が得
ら れ る よ う にす る 必要があ り ます。
C_USE_MMU >= 1 の場合即値は 215 以下、 それ以外の場合は 214 であ る必要があ り ます。
C_USE_MMU >= 1 の場合 MSR の ビ ッ ト 17 ～ 31 のみが ク リ アにな り 、それ以外の場合はビ ッ ト
18 ～ 31 が ク リ アにな り ます。
こ の命令は、 パ ラ メ ー タ C_USE_MSR_INSTR が 1 に設定 さ れてい る場合にのみ使用可能です。
MSR[VM] を ク リ アす る場合、 命令の後に BRI 4 の よ う な同期分岐命令が必要です。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
msrset
Read MSR and set bits in MSR
msrset
1
0
0
0
1
0
1
rD
6
rD, Imm
1
0
0
0
0
11
0
Imm15
16 17
31
説明
特殊用途の レ ジ ス タ MSR の内容を レ ジ ス タ rD に コ ピー し ます。IMM 値が 1 であ る ビ ッ ト 位置は、
MSR でセ ッ ト さ れます。 IMM 値が 0 であ る ビ ッ ト 位置は、 その ま ま にな り ます。
MicroBlaze で MMU が使用 さ れ る 場合 (C_USE_MMU >= 1)、IMM 値が C のみに影響す る場合を
除いて こ の命令は特権命令にな り 、 ユーザー モー ド (MSR[UM] = 1) で使用す る と 特権命令例外が
発生 し ます。
擬似 コ ー ド
if MSR[UM] = 1 and IMM ≠ 0x4 then
ESR[EC]← 00111
else
(rD)
← (MSR)
(MSR) ← (MSR) ∨ (IMM)
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
•
MSR
•
ESR[EC] (特権命令例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
MSRSET を 実行する と 、キャ リ ー ビ ッ ト はすぐ に変化し ま すが、その他のビ ッ ト は命令が実行さ れ
てから 1 ク ロ ッ ク サイ ク ル後に変化し ま す。 EIP ビ ッ ト ま たは BIP ビ ッ ト がオン に設定さ れた場
合、 プロ セッ サはその後の命令の割り 込みおよ び通常のハード ウ ェ ア ブレ ーク には反応し ま せん。
MSR の値には、 パ イ プ ラ イ ンの ス ト ール ビヘ イ ビ アに よ っ ては直前の命令の結果が含まれていな
い場合 も あ り ます。 MSR に影響 し ない命令は、 MSRSET 命令の前に実行 し 、 正 し い MSR 値が得
ら れ る よ う にす る 必要があ り ます。
C_USE_MMU >= 1 の場合即値は 215 以下、 それ以外の場合は 214 であ る必要があ り ます。
C_USE_MMU >= 1 の場合 MSR の ビ ッ ト 17 ～ 31 のみがセ ッ ト にな り 、それ以外の場合はビ ッ ト
18 ～ 31 がセ ッ ト にな り ます。
こ の命令は、 パ ラ メ ー タ C_USE_MSR_INSTR が 1 に設定 さ れてい る場合にのみ使用可能です。
MSR[VM] を設定す る 場合、 命令の後に BRI 4 の よ う な同期分岐命令が必要です。
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
mts
Move To Special Purpose Register
mts
1
0
0
0
1
0
1
0 0
rS, rA
0
0
6
0
rA
11
1
1
16
rS
18
31
説明
レ ジ ス タ rD の内容を特殊用途レ ジ ス タ rS に コ ピー し ます。 特殊用途レ ジ ス タ TLBLO お よ び
TLBHI は、 イ ンデ ッ ク ス が TLBX であ る 統合 TLB のエン ト リ への コ ピーに使用 さ れます。
MicroBlaze で MMU が使用 さ れ る 場合 (C_USE_MMU >= 1) こ の命令は特権命令にな り 、 ユー
ザー モー ド (MSR[UM] = 1) で使用す る と 特権命令例外が発生 し ます。
擬似 コ ー ド
if MSR[UM] = 1 then
ESR[EC] ← 00111
else
switch (rS)
case 0x0001 : MSR ← (rA)
case 0x0007 : FSR ← (rA)
case 0x1000 : PID ← (rA)
case 0x1001 : ZPR ← (rA)
case 0x1002 : TLBX ← (rA)
case 0x1003 : TLBLO ← (rA)
case 0x1004 : TLBHI ← (rA)
case 0x1005 : TLBSX ← (rA)
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rS
•
ESR[EC] (特権命令例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
MTS を使用 し て MSR に書 き込む と 、すべての ビ ッ ト は命令が実行 さ れてか ら 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
後に変化 し ます。 MSR を書 き込む MTS 命令は MSR のデー タ を使用す る ほかの命令 と 連続 し て実
行 し ないで く だ さ い。 IE ビ ッ ト が ク リ ア さ れた場合、 プ ロ セ ッ サはその後の命令の割 り 込みには反
応 し ません。 EIP ビ ッ ト ま たは BIP ビ ッ ト がオンに設定 さ れた場合、 プ ロ セ ッ サはその後の命令の
割 り 込みお よ び通常のハー ド ウ ェ ア ブ レー ク には反応 し ません。
アセ ンブ リ 言語で特殊用途レ ジ ス タ を参照す る には、MSR では rmsr、FSR では rfsr、PID では rpid、
ZPR では rzpr、 TLBLO では rtlblo、 TLBHI では rtlbhi、 TLBX では rtlbx、 TLBSX では rtlbsx を
使用 し て く だ さ い。
PC、ESR、EAR、 BTR、EDR、PVR0 ～ PVR11は、MTS 命令を使用 し て書 き込む こ と はで き ません。
FSR は、 MicroBlaze でパ ラ メ ー タ C_USE_FPU が 0 よ り 大 き い値に設定 さ れてい る場合にのみデ
ス テ ィ ネーシ ョ ン と し て使用可能です。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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179
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
PID、 ZPR、 お よ び TLBSX は、 C_USE_MMU > 1 お よ び C_MMU_TLB_ACCESS > 1 の場合に
のみデス テ ィ ネーシ ョ ン と し て使用可能です。 TLBLO、 TLBHI、 お よ び TLBX は、 C_USE_MMU
> 1 の場合にのみデス テ ィ ネーシ ョ ン と し て使用可能です。
MSR[VM] ま たは PID を変更す る場合、 命令の後に BRI 4 の よ う な同期分岐命令が必要です。
180
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
mul
Multiply
mul
0
0
1
0
0
0
0
rD, rA, rB
rD
6
rA
rB
11
16
0
21
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rA と rB の内容を乗算 し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。 こ の 32 X 32 乗算器で
は、64 ビ ッ ト の結果が出力 さ れます。 こ の値の下位ワ ー ド が rD に格納 さ れます。 上位ワ ー ド は破棄
さ れます。
擬似 コ ー ド
(rD) ← LSW( (rA) × (rB) )
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
こ の命令は、 タ ーゲ ッ ト アーキテ ク チ ャ に乗算器プ リ ミ テ ィ ブが含まれてお り 、 MicroBlaze でパ
ラ メ ー タ C_USE_HW_MUL が 0 よ り 大 き い値に設定 さ れてい る場合にのみ使用可能です。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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181
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
mulh
Multiply High
mulh
0
0
1
0
0
0
0
rD, rA, rB
rD
6
rA
11
rB
16
0
0
21
0
0
0
0
0
0
0
0
1
31
説明
レ ジ ス タ rA と rB の内容を乗算 し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。 こ の 32 X 32 の符号付
き 乗算では、 64 ビ ッ ト の結果が出力 さ れます。 こ の値の上位ワ ー ド は rD に格納 さ れ、 下位ワ ー ド
は破棄 さ れます。
擬似 コ ー ド
(rD) ← MSW( (rA) × (rB) ), signed
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
こ の命令は、タ ーゲ ッ ト アーキ テ ク チ ャ に乗算器プ リ ミ テ ィ ブが含まれてお り 、MicroBlaze でパ ラ
メ ー タ C_USE_HW_MUL が 2 に設定 さ れてい る場合にのみ使用可能です。
MULH を使用す る 場合は MUL 命令の 30 ビ ッ ト 目 と 31 ビ ッ ト 目を 0 に し 、2 つの命令が区別で き
る よ う にす る 必要があ り ます。 MicroBlaze の以前のバージ ョ ンでは、 こ れ ら の ビ ッ ト は 0 に定義 さ
れてい ま し たが、 実際の値は定義どお り ではあ り ませんで し た。
182
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
mulhu
Multiply High Unsigned
mulhu
0
0
1
0
0
0
0
rD, rA, rB
rD
6
rA
11
rB
16
0
0
0
21
0
0
0
0
0
0
1
1
31
説明
レ ジ ス タ rA と rB の内容を乗算 し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。 こ の 32 X 32 の符号な
し 乗算では、 符号な し 64 ビ ッ ト の結果が出力 さ れます。 こ の値の上位ワ ー ド は rD に格納 さ れ、 下
位ワ ー ド は破棄 さ れます。
擬似 コ ー ド
(rD) ← MSW( (rA) × (rB) ), unsigned
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
こ の命令は、タ ーゲ ッ ト アーキ テ ク チ ャ に乗算器プ リ ミ テ ィ ブが含まれてお り 、MicroBlaze でパ ラ
メ ー タ C_USE_HW_MUL が 2 に設定 さ れてい る場合にのみ使用可能です。
MULHU を使用す る 場合は MUL 命令の 30 ビ ッ ト 目 と 31 ビ ッ ト 目を 0 に し 、2 つの命令が区別で
き る よ う にす る 必要があ り ます。 MicroBlaze の以前のバージ ョ ンでは、 こ れ ら の ビ ッ ト は 0 に定義
さ れてい ま し たが、 実際の値は定義どお り ではあ り ませんで し た。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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183
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
mulhsu
Multiply High Signed Unsigned
mulhsu
0
0
1
0
0
0
0
rD, rA, rB
rD
6
rA
11
rB
16
0
0
0
0
21
0
0
0
0
0
1
0
31
説明
レ ジ ス タ rA お よ び rB の内容を乗算 し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。 こ の 符号付き 32
ビ ッ ト X 符号な し 32 ビ ッ ト の乗算では、符号付 き 64 ビ ッ ト の結果が出 さ れます。 こ の値の最上位
ワ ー ド が rD に格納 さ れます。 最下位ワ ー ド は、 破棄 さ れます。
擬似 コ ー ド
(rD) ← MSW( (rA), signed × (rB), unsigned ), signed
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
こ の命令は、 タ ーゲ ッ ト アーキテ ク チ ャ に乗算器プ リ ミ テ ィ ブがあ り 、 MicroBlaze のパ ラ メ ー タ
C_USE_HW_MUL が 2 に設定 さ れてい る場合にのみ有効です。
MULHSU を使用す る 場合は MUL 命令の 30 ビ ッ ト 目 と 31 ビ ッ ト 目を 0 に し 、 2 つの命令が区別
で き る よ う にす る 必要があ り ます。 MicroBlaze の以前のバージ ョ ンでは、 こ れ ら の ビ ッ ト は 0 に
定義 さ れてい ま し たが、 実際の値は定義どお り ではあ り ませんで し た。
184
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
muli
Multiply Immediate
muli
0
0
1
1
0
0
0
rD, rA, IMM
rD
6
rA
11
IMM
16
31
説明
レ ジ ス タ rA の内容 と 32 ビ ッ ト に符号拡張 さ れた IMM の値を乗算 し 、 その結果を rD に格納 し ま
す。 こ の 32 X 32 乗算器では、64 ビ ッ ト の結果が出力 さ れます。 こ の値の下位 ワー ド が rD に格納 さ
れます。 上位ワ ー ド は破棄 さ れます。
擬似 コ ー ド
(rD) ← LSW( (rA) × sext(IMM) )
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 3 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
こ の命令は、 タ ーゲ ッ ト アーキテ ク チ ャ に乗算器プ リ ミ テ ィ ブが含まれてお り 、 MicroBlaze でパ
ラ メ ー タ C_USE_HW_MUL が 0 よ り 大 き い値に設定 さ れてい る場合にのみ使用可能です。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
or
Logical OR
or
1
0
0
0
0
0
0
rD, rA, rB
rD
6
rA
11
rB
16
0
21
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rA の内容 と レ ジ ス タ rB の内容を OR 演算 し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。
擬似 コ ー ド
(rD) ← (rA) ∨
(rB)
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
186
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
ori
Logical OR with Immediate
ori
1
0
0
1
0
0
0
rD, rA, IMM
rD
6
rA
IMM
11
16
31
説明
レ ジ ス タ rA の内容 と 32 ビ ッ ト に符号拡張 さ れた IMM フ ィ ール ド の値を OR 演算 し 、その結果を
レ ジ ス タ rD に格納 し ます。
擬似 コ ー ド
(rD) ← (rA) ∨
sext(IMM)
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
japan.xilinx.com
187
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
pcmpbf
Pattern Compare Byte Find
pcmpbf
1
0
0
0
0
0
0
rD, rA, rB
rD
6
バ イ ト 単位で比較 し 、 最初に一致 し た位置を返す
rA
11
rB
16
1
0
0
0
21
0
0
0
0
0
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rA の内容 と レ ジ ス タ rB の内容をバ イ ト 単位で比較 し ます。
•
rD には、 MSB を位置 1、 LSB を位置 4 と し て、最初に一致 し たバ イ ト の位置が格納 さ れます。
•
一致す る バ イ ト ペアがない場合は、 rD は 0 に設定 さ れます。
擬似 コ ー ド
if rB[0:7] = rA[0:7] then
(rD) ← 1
else
if rB[8:15] = rA[8:15] then
(rD) ← 2
else
if rB[16:23] = rA[16:23] then
(rD) ← 3
else
if rB[24:31] = rA[24:31] then
(rD) ← 4
else
(rD) ← 0
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
こ の命令は、 パ ラ メ ー タ C_USE_PCMP_INSTR が 1 に設定 さ れてい る 場合にのみ使用可能です。
188
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
pcmpeq
Pattern Compare Equal
pcmpeq
1
0
0
0
0
1
0
rD, rA, rB
rD
6
一致 し た場合に 1 を返す
rA
11
rB
16
1
21
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rA の内容 と レ ジ ス タ rB の内容を比較 し ます。
•
2 つの レ ジ ス タ の内容が一致 し た場合は rD に 1 が格納 さ れ、 一致 し ない場合は 0 が格納 さ れ
ます。
擬似 コ ー ド
if (rB) = (rA) then
(rD) ← 1
else
(rD) ← 0
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
こ の命令は、 パ ラ メ ー タ C_USE_PCMP_INSTR が 1 に設定 さ れてい る 場合にのみ使用可能です。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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189
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
pcmpne
Pattern Compare Not Equal
pcmpne
1
0
0
0
0
1
1
rD, rA, rB
rD
6
一致 し ない場合に 1 を返す
rA
11
rB
16
1
21
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rA の内容 と レ ジ ス タ rB の内容を比較 し ます。
•
2 つの レ ジ ス タ の内容が一致 し た場合は rD に 0 が格納 さ れ、 一致 し ない場合は 1 が格納 さ れ
ます。
擬似 コ ー ド
if (rB) = (rA) then
(rD) ← 0
else
(rD) ← 1
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
こ の命令は、 パ ラ メ ー タ C_USE_PCMP_INSTR が 1 に設定 さ れてい る 場合にのみ使用可能です。
190
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
put
0
Put to fsl interface
1
1
0
1
1
0
naput
rA, FSLx
FSL x にデー タ を書 き込み
n : ノ ンブ ロ ッ キ ン グ
a : 不可分
tnaput
FSLx
FSL x にデー タ を書 き 込み ( テ ス ト のみ)
n : ノ ンブ ロ ッ キ ン グ
a : 不可分
ncaput
rA, FSLx
FSL x に制御を書 き込み
n : ノ ンブ ロ ッ キ ン グ
a : 不可分
tncaput
FSLx
FSL x に制御を書 き 込み ( テ ス ト のみ)
n : ノ ンブ ロ ッ キ ン グ
a : 不可分
0
0
0 0 0
6
rA
11
1 n c
t
a 0 0 0 0 0 0 0
16
FSLx
28
31
説明
レ ジ ス タ rA の値を FSLx イ ン タ ーフ ェ イ ス に書 き 込みます。
put 命令には、 16 種類あ り ます。
ブ ロ ッ キ ン グの put 命令 (n ビ ッ ト が 0) では、 FSL イ ン タ ーフ ェ イ ス に書 き 込むスペース がで き る
ま での間 MicroBlaze を ス ト ール し ます。ノ ンブ ロ ッ キ ン グの put 命令では MicroBlaze は ス ト ール
さ れず、 スペース があ る場合はキ ャ リ ーが 0 に、 スペース がない場合は 1 に設定 さ れます。
すべてのデー タ put 命令 (c ビ ッ ト が 0) では、 FSL イ ン タ ーフ ェ イ スへの制御ビ ッ ト が 0 に、 すべ
ての制御 put 命令 (c ビ ッ ト が 1) では 1 に設定 さ れます。
テ ス ト の put 命令 (t ビ ッ ト が 1) は、 FSL リ ン ク への書 き 込み信号がアサー ト さ れず、 ソ ース レ ジ
ス タ が必要でない点を除 き、 通常どお り 処理 さ れます。
不可分の put 命令 (a ビ ッ ト が 1) は割 り 込み不可です。 不可分 FSL 命令のシーケ ン スはグループ化
さ れ、 プ ロ グ ラ ムの フ ロ ーへは割 り 込みで き ません。 ただ し 、 例外は発生 し ます。
MicroBlaze で MMU が使用 さ れ る 場合 (C_USE_MMU >= 1) こ れ ら の命令は特権命令にな り 、
ユーザー モー ド (MSR[UM] = 1) で使用す る と 特権命令例外が発生 し ます。
擬似 コ ー ド
if MSR[UM] = 1 then
ESR[EC] ← 00111
else
(FSLx) ← (rA)
if (n = 1) then
MSR[Carry] ← (FSLx Full bit)
(FSLx Control bit) ← C
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
MSR[Carry]
•
ESR[EC] (特権命令例外が発生 し た場合)
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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191
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
ブ ロ ッ キ ン グの put 命令では、命令が完了可能にな る ま で MicroBlaze のパ イ プ ラ イ ンが ス ト ール し
ます。 割 り 込みは、 パ ラ メ ー タ C_USE_EXTENDED_FSL_INSTR が 1 に設定 さ れ、 命令が不可分
でない場合に実行 さ れます。
メモ
アセ ンブ リ 言語で FSLx イ ン タ ーフ ェ イ ス を参照す る には、 rfsl0、 rfsl1、 ... rfsl15 を使用 し ます。
ブ ロ ッ キ ン グの put 命令を遅延ス ロ ッ ト に含め る と 割 り 込みが発生 し な く な る ため、 パ ラ メ ー タ
C_USE_EXTENDED_FSL_INSTR が 1 に設定 さ れてい る 場合は、 こ の命令を遅延ス ロ ッ ト に含め
る こ と がで き ません。
こ れ ら の命令は、 MicroBlaze でパ ラ メ ー タ C_FSL_LINKS が 0 よ り 大 き い値に設定 さ れてい る 場
合にのみ使用可能です。
拡張命令 (不可分の put 命令) は、 MicroBlaze でパ ラ メ ー タ C_USE_EXTENDED_FSL_INSTR が
1 に設定 さ れてい る 場合にのみ使用可能です。
192
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
putd
0
0
1
Put to fsl interface dynamic
0
0
1
1
0
naputd
rA, rB
FSL rB[28:31] にデー タ を書 き込み
n : ノ ンブ ロ ッ キ ン グ
a : 不可分
tnaputd
rB
FSL rB[28:31] にデー タ を書 き 込み ( テ ス ト のみ)
n : ノ ンブ ロ ッ キ ン グ
a : 不可分
ncaputd
rA, rB
FSL rB[28:31] に制御を書 き込み
n : ノ ンブ ロ ッ キ ン グ
a : 不可分
tncaputd
rB
FSL rB[28:31] に制御を書 き 込み ( テ ス ト のみ)
n : ノ ンブ ロ ッ キ ン グ
a : 不可分
0
0
0
6
0
rA
rB
11
1
16
n
21
c
t
a
0
0
0
0
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rA か ら 読み出 し た値を、rB の下位 4 ビ ッ ト で定義 さ れた FSL イ ン タ ーフ ェ イ ス に書 き 込
みます。
putd 命令には、 16 種類あ り ます。
ブ ロ ッ キ ン グの putd 命令 (n ビ ッ ト が 0) では、FSL イ ン タ ーフ ェ イ ス に書 き 込むスペース がで き る
ま での間 MicroBlaze を ス ト ール し ます。 ノ ン ブ ロ ッ キ ン グの putd 命令では MicroBlaze は ス ト ー
ル さ れず、 スペース があ る場合はキ ャ リ ーが 0 に、 スペース がない場合は 1 に設定 さ れます。
すべてのデー タ putd 命令 (c ビ ッ ト が 0) では、FSL イ ン タ ーフ ェ イ スへの制御ビ ッ ト が 0 に、すべ
ての制御 putd 命令 (c ビ ッ ト が 1) では 1 に設定 さ れます。
テ ス ト の putd 命令 (t ビ ッ ト が 1) では、FSL リ ン ク への書 き 込み信号がアサー ト さ れず、 ソ ース レ
ジ ス タ が必要でない点を除 き、 通常どお り 処理 さ れます。
不可分の putd 命令 (a ビ ッ ト が 1) は割 り 込み不可です。 不可分 FSL 命令のシーケ ン スはグループ
化 さ れ、 プ ロ グ ラ ムの フ ロ ーへは割 り 込みで き ません。 ただ し 、 例外は発生 し ます。
MicroBlaze で MMU が使用 さ れ る 場合 (C_USE_MMU >= 1) こ れ ら の命令は特権命令にな り 、
ユーザー モー ド (MSR[UM] = 1) で使用す る と 特権命令例外が発生 し ます。
擬似 コ ー ド
if MSR[UM] = 1 then
ESR[EC] ← 00111
else
(FSL rB[28:31]) ← (rA)
if (n = 1) then
MSR[Carry] ← (FSL rB[28:31] Full bit)
(FSL rB[28:31] Control bit) ← C
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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193
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
MSR[Carry]
•
ESR[EC] (特権命令例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
ブ ロ ッ キ ン グの putd 命令では、命令が完了可能にな る ま で MicroBlaze のパ イ プ ラ イ ンが ス ト ール
し ます。 割 り 込みは、 命令が不可分 (割 り 込み不可) ではない場合に実行 さ れます。
メモ
ブ ロ ッ キ ン グの putd 命令を遅延ス ロ ッ ト に含め る と 割 り 込みが発生 し な く な る ため、こ の命令を遅
延ス ロ ッ ト に含め る こ と がで き ません。
こ れ ら の命令は、 パ ラ メ ー タ C_FSL_LINKS が 0 よ り 大 き い値に設定 さ れ、 パ ラ メ ー タ C_USE_
EXTENDED_FSL_INSTR が 1 に設定 さ れてい る 場合にのみ使用可能です。
194
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
rsub
0
0
0
Arithmetic Reverse Subtract
rsub
rD, rA, rB
減算
rsubc
rD, rA, rB
キ ャ リ ー付 き 減算
rsubk
rD, rA, rB
減算 ( キ ャ リ ーを保持)
rsubkc
rD, rA, rB
キ ャ リ ー付 き 減算 ( キ ャ リ ーを保持)
0 K C 1
rD
6
rA
11
rB
16
0
21
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rB の内容か ら レ ジ ス タ rA の内容を減算 し 、その結果を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。 rsubk
に対 し ては、 命令のビ ッ ト 3 (図で K と 表記) が 1 に設定 さ れてい ます。 rsubc に対 し ては、 命令の
ビ ッ ト 4 (図で C と 表記) が 1 に設定 さ れてい ます。 rsubkc に対 し ては、 両方の ビ ッ ト が 1 に設定
さ れてい ます。
ビ ッ ト 3 が 1 の場合 (rsubk、 rsubkc)、 命令の実行結果にかかわ ら ず、 キ ャ リ ー フ ラ グに既存の値
が保持 さ れます。 ビ ッ ト 3 が 0 の場合 (rsub、 rsubc)、 キ ャ リ ー フ ラ グが命令の実行結果に応 じ て変
更 さ れます。
ビ ッ ト 4 が 1 の場合 (rsubc、 rsubkc)、 キ ャ リ ー フ ラ グの内容 (MSR[C]) が命令の実行に影響 し ま
す。 ビ ッ ト 4 が 0 の場合 (rsub、 rsubk)、 キ ャ リ ー フ ラ グの内容は命令の実行には影響 し ません (通
常の加算を実行)。
擬似 コ ー ド
if C = 0 then
(rD) ← (rB) + (rA) + 1
else
(rD) ←(rB) + (rA) + MSR[C]
if K = 0 then
MSR[C] ←CarryOut
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
•
MSR[C]
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
減算では、 キ ャ リ ー = ( ボ ロ ー ) です。 つま り 、 減算でキ ャ リ ーが設定 さ れてい る場合はボ ロ ーはな
く 、 キ ャ リ ーが設定 さ れていない場合は、 ボ ロ ーがあ り ます。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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195
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
rsubi
0
0
0
1
Arithmetic Reverse Subtract Immediate
rsubi
rD, rA, IMM
即値減算
rsubic
rD, rA, IMM
キ ャ リ ー付 き即値減算
rsubik
rD, rA, IMM
即値減算 ( キ ャ リ ーを保持)
rsubikc
rD, rA, IMM
キ ャ リ ー付 き即値減算 ( キ ャ リ ーを保持)
K C 1
rD
6
rA
11
IMM
16
31
説明
32 ビ ッ ト に符号拡張 さ れた IMM フ ィ ール ド の値か ら レ ジ ス タ rA の内容を 減算 し 、 その結果を レ
ジ ス タ rD に格納 し ます。 rsubik に対 し ては、 命令の ビ ッ ト 3 (図で K と 表記) が 1 に設定 さ れてい
ます。 rsubic に対 し ては、 命令の ビ ッ ト 4 (図で C と 表記) が 1 に設定 さ れてい ます。 rsubikc に対
し ては、 両方のビ ッ ト が 1 に設定 さ れてい ます。
ビ ッ ト 3 が 1 の場合 (rsubik、 rsubikc)、 命令の実行結果にかかわ ら ず、 キ ャ リ ー フ ラ グに既存の値
が保持 さ れます。 ビ ッ ト 3 が 0 の場合 (rsubi、 rsubic)、 キ ャ リ ー フ ラ グが命令の実行結果に応 じ て
変更 さ れます。 ビ ッ ト 4 が 1 の場合 (rsubic、 rsubikc)、 キ ャ リ ー フ ラ グの内容 (MSR[C]) が命令の
実行に影響 し ます。 ビ ッ ト 4 が 0 の場合 (rsubi、 rsubik)、 キ ャ リ ー フ ラ グの内容は命令の実行には
影響 し ません (通常の加算を実行)。
擬似 コ ー ド
if C = 0 then
(rD) ← sext(IMM) + (rA) + 1
else
(rD) ←sext(IMM) + (rA) + MSR[C]
if K = 0 then
MSR[C] ←CarryOut
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
•
MSR[C]
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
減算では、 キ ャ リ ー = ( ボ ロ ー ) です。 つま り 、 減算でキ ャ リ ーが設定 さ れてい る場合はボ ロ ーはな
く 、 キ ャ リ ーが設定 さ れていない場合は、 ボ ロ ーがあ り ます。 デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16
ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト に符号拡張 し て、即値オペ ラ ン ド と し
て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、 32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32
ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を参照 し て く だ さ い。
196
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
rtbd
Return from Break
rtbd
1
0
0
1
1
0
1
1
0
rA, IMM
0
1
6
0
rA
11
IMM
16
31
説明
ブ レー ク か ら 戻っ た際に、 rA の内容 と 32 ビ ッ ト に符号拡張 さ れた IMM フ ィ ール ド の値を加算 し
て指定 さ れ る ロ ケーシ ョ ンに分岐 し ます。 こ の命令の後、 MSR の BIP が ク リ ア さ れ、ブ レー ク が イ
ネーブルにな り ます。
こ の命令では、 常に遅延ス ロ ッ ト が使用 さ れます。 RTBD に続 く 命令は、 常に分岐 タ ーゲ ッ ト の前
に実行 さ れます。 こ の遅延ス ロ ッ ト 命令では、 ブ レー ク がデ ィ ス エーブルに さ れます。
MicroBlaze で MMU が使用 さ れ る 場合 (C_USE_MMU >= 1) こ の命令は特権命令にな り 、 ユー
ザー モー ド (MSR[UM] = 1) で使用す る と 特権命令例外が発生 し ます。
擬似 コ ー ド
if MSR[UM] = 1 then
ESR[EC] ← 00111
else
PC ←(rA) + sext(IMM)
allow following instruction to complete execution
MSR[BIP] ←0
MSR[UM] ←MSR[UMS]
MSR[VM] ←MSR[VMS]
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
PC
•
MSR[BIP]、 MSR[UM]、 MSR[VM]
•
ESR[EC] (特権命令例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
2 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
通常は、 汎用レ ジ ス タ r16 を rA と し て使用 し ます。
遅延ス ロ ッ ト は、 imm、 分岐、 ブ レー ク 命令で使用で き ません。 割 り 込みお よ び外部ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト の分岐が完了す る ま で延期 さ れます。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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197
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
rtid
Return from Interrupt
rn from Interrupt
rtid
1
0
0
1
1
0
1
1
0
rA, IMM
0
6
0
1
rA
11
IMM
16
31
説明
割 り 込みか ら 戻っ た際に、 rA の内容 と 32 ビ ッ ト に符号拡張 さ れた IMM フ ィ ール ド の値を加算 し
て指定 さ れ る ロ ケーシ ョ ンに分岐 し ます。 こ の命令の後、 割 り 込みが イ ネーブルにな り ます。
こ の命令では、常に遅延ス ロ ッ ト が使用 さ れます。 RTID に続 く 命令は、常に分岐 タ ーゲ ッ ト の前に
実行 さ れます。 こ の遅延ス ロ ッ ト 命令では、 割 り 込みがデ ィ ス エーブルに さ れます。
MicroBlaze で MMU が使用 さ れ る 場合 (C_USE_MMU >= 1) こ の命令は特権命令にな り 、 ユー
ザー モー ド (MSR[UM] = 1) で使用す る と 特権命令例外が発生 し ます。
擬似 コ ー ド
if MSR[UM] = 1 then
ESR[EC] ← 00111
else
PC ←(rA) + sext(IMM)
allow following instruction to complete execution
MSR[IE] ←1
MSR[UM] ←MSR[UMS]
MSR[VM] ←MSR[VMS]
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
PC
•
MSR[IE]、 MSR[UM]、 MSR[VM]
•
ESR[EC] (特権命令例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
2 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
通常は、 汎用レ ジ ス タ r14 を rA と し て使用 し ます。
遅延ス ロ ッ ト は、 imm、 分岐、 ブ レー ク 命令で使用で き ません。 割 り 込みお よ び外部ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト の分岐が完了す る ま で延期 さ れます。
198
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
rted
Return from Exception
rted
1
0
0
1
1
0
1
1
0
rA, IMM
1
0
6
0
rA
11
IMM
16
31
説明
例外か ら 戻っ た際に、 rA の内容 と 32 ビ ッ ト に符号拡張 さ れた IMM フ ィ ール ド の値を加算 し て指
定 さ れ る ロ ケーシ ョ ンに分岐 し ます。 こ の命令の後、 例外が イ ネーブルにな り ます。
こ の命令では、 常に遅延ス ロ ッ ト が使用 さ れます。 RTED に続 く 命令は、 常に分岐 タ ーゲ ッ ト の前
に実行 さ れます。
MicroBlaze で MMU が使用 さ れ る 場合 (C_USE_MMU >= 1) こ の命令は特権命令にな り 、 ユー
ザー モー ド (MSR[UM] = 1) で使用す る と 特権命令例外が発生 し ます。
擬似 コ ー ド
if MSR[UM] = 1 then
ESR[EC] ← 00111
else
PC ←(rA) + sext(IMM)
allow following instruction to complete execution
MSR[EE] ←1
MSR[EIP] ←0
MSR[UM] ←MSR[UMS]
MSR[VM] ←MSR[VMS]
ESR ←0
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
PC
•
MSR[EE]、 MSR[EIP]、 MSR[UM]、 MSR[VM]
•
ESR
レ イテンシ
2 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
通常は、汎用レ ジ ス タ r17 を rA と し て使用 し ます。 こ の命令は、 MicroBlaze C_*_EXCEPTION パ
ラ メ ー タ の少な く と も 1 つが 1 に設定 さ れてい る場合ま たは C_USE_MMU > 0 の場合にのみ使用
で き ます。
遅延ス ロ ッ ト は、 imm、 分岐、 ブ レー ク 命令で使用で き ません。 割 り 込みお よ び外部ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト の分岐が完了す る ま で延期 さ れます。
MSR[EE] が設定 さ れてい る 場合は、 遅延ス ロ ッ ト にあ る命令で例外が発生 し た場合に例
外が イ ネーブルの状態で例外ハン ド ラ の処理が開始す る ため、通常 こ の命令は使用で き ま
せん。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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199
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
メ モ : 例外か ら 戻っ た ら 、MSR[DS] が設定 さ れてい る か をチ ェ ッ ク す る必要があ り ます。設定 さ れ
ていれば、 BTR に格納 さ れてい る ア ド レ ス に戻 り ます。
200
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
rtsd
Return from Subroutine
rtsd
1
0
0
1
1
0
1
1
0
rA, IMM
0
0
6
0
rA
IMM
11
16
31
説明
サブルーチンか ら 戻っ た際に、 rA の内容 と 32 ビ ッ ト に符号拡張 さ れた IMM フ ィ ール ド の値を加
算 し て指定 さ れ る ロ ケーシ ョ ンに分岐 し ます。
こ の命令では、 常に遅延ス ロ ッ ト が使用 さ れます。 RTSD に続 く 命令は、 常に分岐 タ ーゲ ッ ト の前
に実行 さ れます。
擬似 コ ー ド
PC ←(rA) + sext(IMM)
allow following instruction to complete execution
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
PC
レ イテンシ
2 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
通常は、 汎用レ ジ ス タ r15 を rA と し て使用 し ます。
遅延ス ロ ッ ト は、 imm、 分岐、 ブ レー ク 命令で使用で き ません。 割 り 込みお よ び外部ハー ド ウ ェ ア
ブ レー ク は、 遅延ス ロ ッ ト の分岐が完了す る ま で延期 さ れます。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
japan.xilinx.com
201
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
sb
Store Byte
sb
1
0
1
0
1
0
0
rD, rA, rB
rD
6
rA
11
rB
16
0
0
0
0
0
0
0
0
0
21
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rD の最下位バ イ ト の内容を、 レ ジ ス タ rA と rB の内容を加算 し た結果の メ モ リ ロ ケー
シ ョ ンに格納 し ます。
デー タ TLB ミ ス 例外は、仮想保護モー ド が イ ネーブルで、ア ド レ ス に対応す る有効な変換エン ト リ
が TLB で検出 さ れない場合に発生 し ます。
仮想保護モー ド が イ ネーブルで、 ア ク セ ス不可ま たは読み出 し のみのゾーン保護でア ク セ ス が禁止
さ れてい る 場合は、 デー タ 格納例外が発生 し ます。 ア ク セ ス不可は、 ユーザー モー ド でのみ使用で
き ます。
擬似 コ ー ド
Addr ← (rA) + (rB)
if TLB_Miss(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC]← 10010;ESR[S]← 1
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Access_Protected(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC] ← 10000;ESR[S]← 1; ESR[DIZ] ← No-access-allowed
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else
Mem(Addr) ←(rD)[24:31]
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
MSR[UM]、 MSR[VM]、 MSR[UMS]、 MSR[VMS] (例外が発生 し た場合)
•
ESR[EC]、 ESR[S] (例外が発生 し た場合)
•
ESR[DIZ] (デー タ 格納例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
202
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
sbi
Store Byte Immediate
sbi
1
0
1
1
1
0
0
rD, rA, IMM
rD
6
rA
11
IMM
16
31
説明
レ ジ ス タ rD の最下位バ イ ト の内容を、 レ ジ ス タ rA と 32 ビ ッ ト に符号拡張 さ れた IMM の値を加
算 し た結果の メ モ リ ロ ケーシ ョ ンに格納 し ます。
デー タ TLB ミ ス 例外は、仮想保護モー ド が イ ネーブルで、ア ド レ ス に対応す る有効な変換エン ト リ
が TLB で検出 さ れない場合に発生 し ます。
仮想保護モー ド が イ ネーブルで、 ア ク セ ス不可ま たは読み出 し のみのゾーン保護でア ク セ ス が禁止
さ れてい る 場合は、 デー タ 格納例外が発生 し ます。 ア ク セ ス不可は、 ユーザー モー ド でのみ使用で
き ます。
擬似 コ ー ド
Addr ← (rA) + sext(IMM)
if TLB_Miss(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC]← 10010;ESR[S]← 1
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Access_Protected(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC] ← 10000;ESR[S]← 1; ESR[DIZ] ← No-access-allowed
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else
Mem(Addr) ← (rD)[24:31]
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
MSR[UM]、 MSR[VM]、 MSR[UMS]、 MSR[VMS] (例外が発生 し た場合)
•
ESR[EC]、 ESR[S] (例外が発生 し た場合)
•
ESR[DIZ] (デー タ 格納例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
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203
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
sext16
Sign Extend Halfword
sext16
1
0
0
0
1
0
0
rD, rA
rD
6
rA
0
11
0
16
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
31
説明
ハーフ ワ ー ド (16 ビ ッ ト ) を ワー ド (32 ビ ッ ト ) に符号拡張 し ます。 rA の ビ ッ ト 16 が rD の ビ ッ ト
0 ～ 15 に コ ピー さ れ、 rA のビ ッ ト 16 ～ 31 が rD の ビ ッ ト 16 ～ 31 に コ ピー さ れます。
擬似 コ ー ド
(rD)[0:15] ← (rA)[16]
(rD)[16:31] ←(rA)[16:31]
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
204
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
sext8
Sign Extend Byte
sext8
1
0
0
0
1
0
0
rD, rA
rD
6
rA
0
11
0
16
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
31
説明
バ イ ト (8 ビ ッ ト ) を ワ ー ド (32 ビ ッ ト ) に符号拡張 し ます。 rA のビ ッ ト 24 が rD の ビ ッ ト 0 ～ 23
に コ ピー さ れ、 rA ビ ッ ト 24 ～ 31 が rD のビ ッ ト 24 ～ 31 に コ ピー さ れます。
擬似 コ ー ド
(rD)[0:23] ← (rA)[24]
(rD)[24:31] ←(rA)[24:31]
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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205
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
sh
Store Halfword
sh
1
0
1
0
1
0
1
rD, rA, rB
rD
6
rA
11
rB
16
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
21
0
31
説明
レ ジ ス タ rD の下位ハーフ ワ ー ド の内容を、レ ジ ス タ rA と rB の内容を加算 し た結果をハーフ ワ ー
ド で揃えた メ モ リ ロ ケーシ ョ ンに格納 し ます。
デー タ TLB ミ ス 例外は、仮想保護モー ド が イ ネーブルで、ア ド レ ス に対応す る有効な変換エン ト リ
が TLB で検出 さ れない場合に発生 し ます。
仮想保護モー ド が イ ネーブルで、 ア ク セ ス不可ま たは読み出 し のみのゾーン保護でア ク セ ス が禁止
さ れてい る 場合は、 デー タ 格納例外が発生 し ます。 ア ク セ ス不可は、 ユーザー モー ド でのみ使用で
き ます。
不整列デー タ ア ク セ ス に よ る例外は、 ア ド レ ス の最下位ビ ッ ト が 0 でない場合に発生 し ます。
擬似 コ ー ド
Addr ← (rA) + (rB)
if TLB_Miss(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC]← 10010;ESR[S]← 1
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Access_Protected(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC] ← 10000;ESR[S]← 1; ESR[DIZ] ← No-access-allowed
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Addr[31] ≠ 0 then
ESR[EC] ← 00001; ESR[W] ← 0; ESR[S] ← 1; ESR[Rx] ← rD
else
Mem(Addr) ←(rD)[16:31]
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
MSR[UM]、 MSR[VM]、 MSR[UMS]、 MSR[VMS] (TLB ミ ス例外ま たはデー タ 格納例外が発
生 し た場合)
•
ESR[EC]、 ESR[S] (例外が発生 し た場合)
•
ESR[DIZ] (デー タ 格納例外が発生 し た場合)
•
ESR[W]、 ESR[Rx] (不整列デー タ ア ク セ ス に よ る例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
206
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
shi
Store Halfword Immediate
shi
1
0
1
1
1
0
1
rD, rA, IMM
rD
6
rA
11
IMM
16
31
説明
レ ジ ス タ rD の下位ハーフ ワー ド の内容を、 レ ジ ス タ rA と 32 ビ ッ ト に符号拡張 さ れた IMM の値
を加算 し た結果をハーフ ワ ー ド で揃えた メ モ リ ロ ケーシ ョ ンに格納 し ます。
デー タ TLB ミ ス 例外は、仮想保護モー ド が イ ネーブルで、ア ド レ ス に対応す る有効な変換エン ト リ
が TLB で検出 さ れない場合に発生 し ます。 仮想保護モー ド が イ ネーブルで、ア ク セ ス不可ま たは読
み出 し のみのゾーン保護でア ク セ ス が禁止 さ れてい る場合は、 デー タ 格納例外が発生 し ます。 ア ク
セ ス不可は、 ユーザー モー ド でのみ使用で き ます。 不整列デー タ ア ク セ ス に よ る 例外は、 ア ド レ ス
の最下位ビ ッ ト が 0 でない場合に発生 し ます。
擬似 コ ー ド
Addr ← (rA) + sext(IMM)
if TLB_Miss(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC]← 10010;ESR[S]← 1
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Access_Protected(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC] ← 10000;ESR[S]← 1; ESR[DIZ] ← No-access-allowed
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Addr[31] ≠ 0 then
ESR[EC] ← 00001; ESR[W] ← 0; ESR[S] ← 1; ESR[Rx] ← rD
else
Mem(Addr) ←(rD)[16:31]
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
MSR[UM]、 MSR[VM]、 MSR[UMS]、 MSR[VMS] (TLB ミ ス例外ま たはデー タ 格納例外が発
生 し た場合)
•
ESR[EC]、 ESR[S] (例外が発生 し た場合)
•
ESR[DIZ] (デー タ 格納例外が発生 し た場合)
•
ESR[W]、 ESR[Rx] (不整列デー タ ア ク セ ス に よ る例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
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UG081 (v10.3)
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207
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
sra
Shift Right Arithmetic
sra
1
0
0
0
1
0
0
rD, rA
rD
6
rA
0
11
0
16
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
31
説明
レ ジ ス タ rA の内容を 1 ビ ッ ト 右に算術シ フ ト し 、 その結果を rD に格納 し ます。 rA の MSB (符号
ビ ッ ト ) は、 rD の MSB に配置 さ れます。 シ フ ト チ ェーンか ら 外れた最下位ビ ッ ト は、 キ ャ リ ー フ
ラ グに配置 さ れます。
擬似 コ ー ド
(rD)[0] ← (rA)[0]
(rD)[1:31] ←(rA)[0:30]
MSR[C] ←(rA)[31]
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
•
MSR[C]
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
208
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
src
Shift Right with Carry
src
1
0
0
0
1
0
0
rD, rA
rD
6
rA
0
11
0
16
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
31
説明
レ ジ ス タ rA の内容を 1 ビ ッ ト 右にシ フ ト し 、その結果を rD に格納 し ます。 キ ャ リ ー フ ラ グ も シ フ
ト チ ェ ーンにシ フ ト さ れ、 rD の MSB に配置 さ れます。 シ フ ト チ ェ ーンか ら 外れた最下位ビ ッ ト
は、 キ ャ リ ー フ ラ グに配置 さ れます。
擬似 コ ー ド
(rD)[0] ← MSR[C]
(rD)[1:31] ←(rA)[0:30]
MSR[C] ←(rA)[31]
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
•
MSR[C]
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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209
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
srl
Shift Right Logical
srl
1
0
0
0
1
0
0
rD, rA
rD
6
rA
0
11
0
16
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
31
説明
レ ジ ス タ rA の内容を 1 ビ ッ ト 右に論理シ フ ト し 、その結果を rD に格納 し ます。0 がシ フ ト チ ェ ー
ンにシ フ ト さ れ、rD の MSB に配置 さ れます。シ フ ト チ ェーンか ら 外れた最下位ビ ッ ト は、キ ャ リ ー
フ ラ グに配置 さ れます。
擬似 コ ー ド
(rD)[0] ← 0
(rD)[1:31] ←(rA)[0:30]
MSR[C] ←(rA)[31]
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
•
MSR[C]
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
210
japan.xilinx.com
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
sw
Store Word
sw
1
0
1
0
1
1
0
rD, rA, rB
rD
6
rA
11
rB
16
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
21
0
31
説明
レ ジ ス タ rD の内容を、 レ ジ ス タ rA と rB の内容を加算 し た結果を ワー ド で揃え た メ モ リ ロ ケー
シ ョ ンに格納 し ます。
デー タ TLB ミ ス 例外は、仮想保護モー ド が イ ネーブルで、ア ド レ ス に対応す る有効な変換エン ト リ
が TLB で検出 さ れない場合に発生 し ます。
仮想保護モー ド が イ ネーブルで、 ア ク セ ス不可ま たは読み出 し のみのゾーン保護でア ク セ ス が禁止
さ れてい る 場合は、 デー タ 格納例外が発生 し ます。 ア ク セ ス不可は、 ユーザー モー ド でのみ使用で
き ます。
不整列デー タ ア ク セ ス に よ る例外は、 ア ド レ ス の最下位ビ ッ ト が 0 でない場合に発生 し ます。
擬似 コ ー ド
Addr ← (rA) + (rB)
if TLB_Miss(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC]← 10010;ESR[S]← 1
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Access_Protected(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC] ← 10000;ESR[S]← 1; ESR[DIZ] ← No-access-allowed
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Addr[30:31] ≠ 0 then
ESR[EC] ← 00001; ESR[W] ← 1; ESR[S] ← 1; ESR[Rx] ← rD
else
Mem(Addr) ← (rD)[0:31]
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
MSR[UM]、 MSR[VM]、 MSR[UMS]、 MSR[VMS] (TLB ミ ス例外ま たはデー タ 格納例外が発
生 し た場合)
•
ESR[EC]、 ESR[S] (例外が発生 し た場合)
•
ESR[DIZ] (デー タ 格納例外が発生 し た場合)
•
ESR[W]、 ESR[Rx] (不整列デー タ ア ク セ ス に よ る例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
japan.xilinx.com
211
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
swi
Store Word Immediate
swi
1
0
1
1
1
1
0
rD, rA, IMM
rD
6
rA
11
IMM
16
31
説明
レ ジ ス タ rD の内容を、レ ジ ス タ rA と 32 ビ ッ ト に符号拡張 さ れた IMM の値を加算 し た結果を ワ ー
ド で揃えた メ モ リ ロ ケーシ ョ ンに格納 し ます。
デー タ TLB ミ ス 例外は、仮想保護モー ド が イ ネーブルで、ア ド レ ス に対応す る有効な変換エン ト リ
が TLB で検出 さ れない場合に発生 し ます。
仮想保護モー ド が イ ネーブルで、 ア ク セ ス不可ま たは読み出 し のみのゾーン保護でア ク セ ス が禁止
さ れてい る 場合は、 デー タ 格納例外が発生 し ます。 ア ク セ ス不可は、 ユーザー モー ド でのみ使用で
き ます。
不整列デー タ ア ク セ ス に よ る例外は、 ア ド レ ス の最下位ビ ッ ト が 0 でない場合に発生 し ます。
擬似 コ ー ド
Addr ← (rA) + sext(IMM)
if TLB_Miss(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC]← 10010;ESR[S]← 1
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Access_Protected(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC] ← 10000;ESR[S]← 1; ESR[DIZ] ← No-access-allowed
MSR[UMS]← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Addr[30:31] ≠ 0 then
ESR[EC] ← 00001; ESR[W] ← 1; ESR[S] ← 1; ESR[Rx] ← rD
else
Mem(Addr) ←(rD)[0:31]
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
MSR[UM]、 MSR[VM]、 MSR[UMS]、 MSR[VMS] (TLB ミ ス例外ま たはデー タ 格納例外が発
生 し た場合)
•
ESR[EC]、 ESR[S] (例外が発生 し た場合)
•
ESR[DIZ] (デー タ 格納例外が発生 し た場合)
•
ESR[W]、 ESR[Rx] (不整列デー タ ア ク セ ス に よ る例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
メモ
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
212
japan.xilinx.com
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
japan.xilinx.com
213
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
swx
Store Word Exclusive
swx
1 1 0 1 1 0
0
rD, rA, rB
rD
6
rA
11
rB
16
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
21
31
説明
予約ビ ッ ト がセ ッ ト さ れてい る場合、 レ ジ ス タ rD の内容を レ ジ ス タ rA と rB の内容を加算 し た結
果を ワ ー ド で揃えた メ モ リ ロ ケーシ ョ ンに条件付で格納 し ます。格納 さ れ る場合はキ ャ リ ー ビ ッ ト
(MSR[C]) がセ ッ ト さ れ、 格納 さ れない場合は ク リ アにな り ます。 予約ビ ッ ト は ク リ アにな り ます。
デー タ TLB ミ ス 例外は、仮想保護モー ド が イ ネーブルで、ア ド レ ス に対応す る有効な変換エン ト リ
が TLB で検出 さ れない場合に発生 し ます。
仮想保護モー ド が イ ネーブルで、 ア ク セ ス不可ま たは読み出 し のみのゾーン保護でア ク セ ス が禁止
さ れてい る 場合は、 デー タ 格納例外が発生 し ます。 ア ク セ ス不可は、 ユーザー モー ド でのみ使用で
き ます。
不整列デー タ ア ク セ ス に よ る例外は、 ア ド レ ス の最下位ビ ッ ト が 0 であ っ て も 発生 し ません。
擬似 コ ー ド
Addr ← (rA) + (rB)
if Reservation = 0 then
MSR[C] ← 1
else
if TLB_Miss(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC]← 10010;ESR[S]← 1
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else if Access_Protected(Addr) and MSR[VM] = 1 then
ESR[EC] ← 10000;ESR[S]← 1; ESR[DIZ] ← No-access-allowed
MSR[UMS] ← MSR[UM]; MSR[VMS] ← MSR[VM]; MSR[UM] ← 0; MSR[VM] ← 0
else
Mem(Addr) ←(rD)[0:31]; Reservation ←0; MSR[C] ←0
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
MSR[C] （例外が発生 し ない場合）
•
MSR[UM]、 MSR[VM]、 MSR[UMS]、 MSR[VMS] (TLB ミ ス例外ま たはデー タ 格納例外が発
生 し た場合)
•
ESR[EC]、 ESR[S] (例外が発生 し た場合)
•
ESR[DIZ] (デー タ 格納例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
C_AREA_OPTIMIZED=0 の場合 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
C_AREA_OPTIMIZED=1 の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
214
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
メモ
こ の命令は LDX と 共に使用 し て、 セマ フ ォやス ピ ン ロ ッ ク な ど排他的ア ク セ ス を イ ンプ リ メ ン ト
す る ために使用 し ます。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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215
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
wdc
Write to Data Cache
wdc
rA,rB
wdc.flush
rA,rB
wdc.clear
rA,rB
1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
0
6
rA
1
1
rB
0 0 0 0 1 1 F 0 1 T 0
1
6
2
7
3
1
タ グに書 き込み、 キ ャ ッ シ ュ
ラ イ ン を無効に、 ま たはフ ラ ッ シ ュ し ます。
説明
デー タ
キャ ッシュ
wdc.flush は F ビ ッ ト のセ ッ ト 、 wdc.clear は T ビ ッ ト のセ ッ ト に使用 し ます。
C_DCACHE_USE_WRITEBACK が 1 に設定 さ れてい る場合、 F ビ ッ ト がセ ッ ト さ れていれば、
キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンが フ ラ ッ シ ュ さ れ無効にな り ます。 それ以外の場合は、 キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンが無効
にな り 、 メ モ リ に書 き 込まれていないデー タ が破棄 さ れます。 T ビ ッ ト がセ ッ ト さ れていれば、ア ド
レ ス が一致す る キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンのみが無効にな り ます。 rB が追加 さ れた レ ジ ス タ rA は、 影響を
受けた キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンのア ド レ ス です。
C_DCACHE_USE_WRITEBACK が 0 に ク リ ア さ れてい る 場合、 キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンは常に無効に
な り ます。 レ ジ ス タ rA には影響を受けた キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンのア ド レ ス が含まれ、 rB の値は使用 さ
れません。
MicroBlaze で MMU が使用 さ れ る 場合 (C_USE_MMU >= 1) こ の命令は特権命令にな り 、 ユー
ザー モー ド (MSR[UM] = 1) で使用す る と 特権命令例外が発生 し ます。
擬似 コ ー ド
if MSR[UM] = 1 then
ESR[EC] ← 00111
else
if C_DCACHE_USE_WRITEBACK = 1 then
address ←(Ra) + (Rb)
else
address ←(Ra)
if C_DCACHE_LINE_LEN = 4 then
cacheline ←(DCache Line)[(Ra) >> 4]
←address &0xfffffff0
address
if C_DCACHE_LINE_LEN = 8 then
cacheline ←(DCache Line)[(Ra) >> 5]
←address &0xffffffe0
address
if F = 1 and cacheline.Dirty then
for i = 0 .. C_DCACHE_LINE_LEN - 1 loop
if cacheline.Valid[i] then
Mem(address + i * 4) ←cacheline.Data[i]
if T = 0 then
cacheline.Tag ← 0
else if cacheline.Address = address then
cacheline.Tag ← 0
216
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
ESR[EC] (特権命令例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
wdc お よ び wdc.clear の場合 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
wdc.flush の場合 2 + N ク ロ ッ ク サ イ ク ル (N はキ ャ ッ シ ュ ラ イ ン を メ モ リ に フ ラ ッ シ ュ す る のに
必要な ク ロ ッ ク サ イ ク ル数)
メモ
wdc、 wdc.flush お よ び wdc.clear 命令は、 デー タ キ ャ ッ シ ュ イ ネーブル (MSR[DCE]) か ら 独立 し
ていて、 デー タ キ ャ ッ シ ュ が イ ネーブルま たはデ ィ ス エーブル さ れていて も 一緒に使用で き ます。
wdc.clear 命令は、 デ ィ レ ク ト メ モ リ ア ク セ ス デバ イ ス に よ っ て書き 込まれ る バ ッ フ ァ な ど、 メ モ
リ の特定のエ リ ア を無効にす る ための も のです。 こ の命令を使用 し 、 ほかのキ ャ ッ シ ュ ラ イ ンが
誤っ て無効にな ら ない よ う 、 ま だ メ モ リ に書 き 込まれていないデー タ が誤っ て破棄 さ れない よ う に
し ます。
影響を受け る キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンのア ド レ ス は、パ ラ メ ー タ C_USE_MMU や MMU が仮想モー ド ま
たは実モー ド であ る かに関係 し てお ら ず、 常に物理ア ド レ ス です。
キ ャ ッ シ ュ 全体を フ ラ ッ シ ュ す る ために wdc.flush をループで使用す る と 、 ループはキ ャ ッ シ ュ
ベース ア ド レ ス と し て Ra を、 ループ カ ウ ン タ と し て Rb を使用 し て最適化す る こ と がで き ます。
addik
addik
loop: wdc.flush
bgtid
addik
r5,r0,C_DCACHE_BASEADDR
r6,r0,C_DCACHE_BYTE_SIZE-C_DCACHE_LINE_LEN*4
r5,r6
r6,loop
r6,r6,-C_DCACHE_LINE_LEN*4
キ ャ ッ シ ュ の メ モ リ エ リ ア を無効にす る ために wdc.clear をループで使用する と 、 ループは メ モ リ
エ リ ア ベース ア ド レ ス と し て Ra を、ループ カ ウ ン タ と し て Rb を使用 し て最適化す る こ と がで き
ます。
addik
addik
loop: wdc.clear
bgtid
addik
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
r5,r0,memory_area_base_address
r6,r0,memory_area_byte_size-C_DCACHE_LINE_LEN*4
r5,r6
r6,loop
r6,r6,-C_DCACHE_LINE_LEN*4
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217
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
wic
Write to Instruction Cache
wic
1
0
0
0
1
0
0
0 0
rA,rB
0
6
0
0
rA
rB
11
0
0
0
0
16
1
1
0
1
0
0
0
31
説明
命令キ ャ ッ シ ュ タ グに書 き込み、キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン を無効に し ます。 レ ジ ス タ rB は使用 さ れず、レ
ジ ス タ rA には無効にな っ たキ ャ ッ シ ュ ラ イ ンのア ド レ ス が含まれます。
MicroBlaze で MMU が使用 さ れ る 場合 (C_USE_MMU >= 1) こ の命令は特権命令にな り 、 ユー
ザー モー ド (MSR[UM] = 1) で使用す る と 特権命令例外が発生 し ます。
擬似 コ ー ド
if MSR[UM] = 1 then
ESR[EC] ← 00111
else
if C_ICACHE_LINE_LEN
(ICache Line)[(Ra)
if C_ICACHE_LINE_LEN
(ICache Line)[(Ra)
= 4 then
>> 4].Tag ← 0
= 8 then
>> 5].Tag ← 0
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
ESR[EC] (特権命令例外が発生 し た場合)
レ イテンシ
2 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
IC 命令は、命令キ ャ ッ シ ュ イ ネーブル (MSR[ICE]) か ら は独立 し ていて、命令キ ャ ッ シ ュ が イ ネー
ブルであ っ て も 、 デ ィ ス エーブルであ っ て も 使用す る こ と がで き ます。
影響を受け る キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンのア ド レ ス は、パ ラ メ ー タ C_USE_MMU や MMU が仮想モー ド ま
たは実モー ド であ る かに関係 し てお ら ず、 常に物理ア ド レ ス (MSR[ICE]) です。
218
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
命令
xor
Logical Exclusive OR
xor
1
0
0
0
0
1
0
rD, rA, rB
rD
6
rA
11
rB
16
0
21
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
31
説明
レ ジ ス タ rA の内容 と レ ジ ス タ rB の内容を XOR 演算 し 、 その結果を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。
擬似 コ ー ド
(rD) ← (rA) ⊕ (rB)
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)
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219
第 4 章 : MicroBlaze 命令セ ッ ト アーキテ ク チ ャ
xori
Logical Exclusive OR with Immediate
xori
1
0
0
1
0
1
0
rD, rA, IMM
rD
6
rA
IMM
11
16
31
説明
IMM フ ィ ール ド の左側に 0 を 16 ビ ッ ト 分追加 し て 32 ビ ッ ト に拡張 し 、 拡張 さ れた IMM の内容
と レ ジ ス タ rA の内容を XOR 演算 し て、 その結果を レ ジ ス タ rD に格納 し ます。
擬似 コ ー ド
(rD) ← (rA) ⊕ sext(IMM)
変更 さ れる レ ジ ス タ
•
rD
レ イテンシ
1 ク ロ ッ ク サイ クル
メモ
デフ ォ ル ト では、 タ イ プ B 命令は 16 ビ ッ ト の IMM フ ィ ール ド の値を取 り 込み、 それを 32 ビ ッ ト
に符号拡張 し て、 即値オペ ラ ン ド と し て使用 し ます。 タ イ プ B 命令の前に imm 命令を使用す る と 、
32 ビ ッ ト の即値を使用で き ます。 32 ビ ッ ト の即値の使用に関す る詳細は、 166 ページの 「imm」 を
参照 し て く だ さ い。
220
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MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド
UG081 (v10.3)

MSRマイクロフィルター

ESR と放射線照射を利用した OH ラジカル消去能評価法

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