Kiến trúc Universal

Kiến trúc Universal RISC Architecture là kiến trúc 128 bit của bộ vi xử lý URA. Kiến trúc này là kiến trúc hoàn toàn 128 bit ngay từ đầu khi thiết kế. Mục tiêu của kiến trúc này là nền tảng tính toán cho hầu hết tất cả thiết bị.
UAx cũng có thể dành cho các thiết bị nhúng, hoặc máy tính cầm tay.
Tổng quát
URA có 128 thanh ghi đa dụng 128 bit dành cho tính số nguyên. Số nguyên có thể là số âm hoặc không âm. Vì độ dài 128 bit khá lớn nên nó cũng có tập lệnh cho tính toán vector cho số nguyên. Ví dụ để tính phép tính cộng cho 4 số nguyên, nó cộng và dư carry của mỗi số ra thanh ghi da dụng khác tại vị trí dư bit
Ngoài ra UA cũng có 128 thanh ghi chấm động 128 bit.
127 63 31 0
[-------------------------|------------|-------------]
UA không có thanh ghi cờ như x86
Vi lệnh của URA có độ dài cố định
Thực hiện
Hiện tại thiết kế này chưa có bản ngôn ngữ mô tả phần cứng và cũng chưa có phiên bản hiện thực.
Kiến trúc
Thanh ghi
Kiến trúc UA khá nhiều thanh ghi, bao gồm:
Thanh ghi đa dụng: R0->R127 (128 bit)
Thanh ghi: sp ra pc
R127=ra
R126=pc
R125=sp
R0=0
R1 là thành ghi trả về
R2->r11 thăm số chỗ hàm

Chương trình
Không gian địa chỉ bộ nhớ là không gian tuyến tính, nghĩa là các dãy địa chỉ liên tục 128 bit địa chỉ cho mỗi byte bộ nhớ. Do đó UA có thể có lên đến 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 bytes. Vì địa chỉ khác lớn cho một chương trình trong bộ nhớ, nên không gian này được chia ra thành đoạn.
+------------------------------------------------+
+ S + +
+------------------------------------------------+
Thanh ghi đoạn này chỉ đến mảng cấu trúc mô tả đoạn.
Cấu trúc mô tả đoạn
127 0
+-------------------------------------------------------------------------+
+ limitation + type +
+-------------------------------------------------------------------------+
+ 112 bit base address +
+-------------------------------------------------------------------------+
Cấu trúc mô tả đoạn bao gồm:
Địa chỉ cơ sở 128 bit
16 bit phân loại đoạn
Giới hạn của đoạn 112 bit
Cấu trúc địa chỉ đoạn được lưu trong bảng cấu trúc mô tả đoạn. Bảng này được lưu trong bộ nhớ và thanh ghi DTR lưu địa chỉ cơ sở của đoạn. Vì vậy đoạn rỗng là đoạn có tất cả 256 bit đều bằng không.

Ngắt
Kiến trúc UA cho phép tới 8 bit ngắt tức 256 ngắt, trong đó 32 ngắt đầu tiên được sử dụng cho bộ vi xử lý. Có nhiều tín hiệu ngắt, một số nguồn của ngắt:
Vi lệnh, do một số vi lệnh sinh ra (syscall)
Ngắt từ thiết bị bên ngoài
Ngắt do bộ định thời
Ngắt liên-nhân
Bộ vi xử lý thường được tích hợp bộ định thời (có thể lập trình được) để thực hiện việc ngắt từ các ứng dụng và ngắt liên nhân cho đa xử lý đối xứng. Hệ điều hành sử dụng cơ chế này để thực hiện đa luồng và đa tác vụ. Việc điều khiển ngắt được thực hiện qua cấu trúc dữ liệu và các thanh ghi trong bộ vi xử lý. Vi lệnh mov dùng để sao tải từ bộ nhớ đến thanh ghi điều khiển ngắt và ngược lại.

Vi lệnh UA
Mã vi lệnh của UA có hai chiều dài 2 bytes và 4 bytes, và có thể trộn lẫn với nhau giúp cho mã lệnh được nén thay vì cố định chỉ 4 bytes. Điều này có thể làm được thông qua trình biên dịch. Chiều dài tối đa của mã lệnh là 4 bytes, trường hợp đặc biệt là 10 bytes.
Các kiểu mã hoá vi lệnh:
kiểu 3 toán hạng
Kiểu này có 3 bit mode và 3 toán hạng, kiểu này phổ dụng nhất trong UA. Tuỳ theo mức độ thi công mà mode có thể.
Tuy nhiên mode 000 là mode của thanh ghi-thanh ghi. Kiểu này không mã hoá được displacement như x86 vì bị đóng trong 4 bytes.
6bit 3bit 7 bit 7 bit 7 bit 2bit
+----------+----------+------+---------+---------+--------+
+ inst + nop + rd + rs + rt + --- +
+----------+-------------+---------+---------+--------+
and or xor shl shr rol ror
slt sltu
9 view lenh

Kiểu 2 toán hạng
Chiều dài cũng 4 bytes
Phù hợp với lệnh cp với 4 bit điều kiện,3 bit mode cho thanh ghi hay địa chỉ bộ nhớ,size qui đinh kích cỡ toán hạng.

7bit 7bit 2bit
+------------------+-------+------+-------+
+ imm16 + rx + ry + be +
+------------------+-------+------+-------+

be bne branch to 16 bit offset
addi

Kiểu tích hợp hằng
Chiều dài 4 bytes

6bit
+--------+-----------------------------------------+
+ Jal + imm24 + 2bit +
+--------+-----------------------------------------+
Jal sẽ dùng cho gọi hàm tới 26 bit

Danh sách btl
be bne addi
slt sltu
jal
and or xor
shl shr rol ror
set

Kiểu 1 toán hạng
Chiều dài 2 bytes

8 bit 1bit 7 bit
+--------+----+----------+
+ inst + M + op1 +
+--------+----+----------+

Kiểu này dành cho lệnh jmp hoặc call và các lệnh chỉ có một toán hạng. Bit M dùng để xác định thanh ghi hay địa chỉ. Điều này cũng không cần thiết cho lệnh jmp và call.
JNL jump and link to %r127
trap
LDT,SDT: tải/lưu segment descriptor table
LIDT,SIDT: tải/lưu interrupt descriptor table
LTR,STR: tải/lưu thread register

Bộ tập lệnh
Các toán tử của vi lệnh là thanh ghi với thanh ghi ngoại trừ L/S có thể thanh ghi - bộ nhớ.
Dấu gạch ngang '-' là thay đổi tuỳ thuộc vào câu lệnh.
Mỗi opcode là tương ứng cho một lệnh của hợp ngữ điều này tạo điều kiện cho lập trình viên dễ hiểu hơn khi lập trình.
Sau đây là bảng mô tả tập lệnh UA:

Trình biên dịch
Hiện chưa có trình biên dịch nào hỗ trợ
Xem thêm
Vi xử lý
X86

Tham khảo