hez2010の日常

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Month: May 2020

手写一个简易的多周期 MIPS CPU

一点前言 多周期 CPU 相比单周期 CPU 以及流水线的实现来说其实写起来要麻烦那么一些,但是相对于流水线以及单周期 CPU 而言,多周期 CPU 除了能提升主频之外似乎并没有什么卵用。不过我的课题是多周期 CPU 那么就开始吧。 多周期 CPU 不同于单周期 CPU,多周期 CPU 指的是将整个 CPU 的执行过程分成几个阶段,每个阶段用一个时钟去完 成,然后开始下一条指令的执行,而每种指令执行时所用的时钟数不尽相同,这就是所谓的多周期CPU。 CPU在处理指令时,一般需要经过以下几个阶段: (1) 取指令(IF):根据程序计数器 PC 中的指令地址,从存储器中取出一条指令,同时,PC 根据指令字长度自动递增产生下一条指令所需要的指令地址,但遇到“地址转移”指令 时,则控制器把“转移地址”送入 PC,当然得到的“地址”需要做些变换才送入 PC。 (2) 指令译码(ID):对取指令操作中得到的指令进行分析并译码,确定这条指令需要完成的操作,从而产生相应的操作控制信号,用于驱动执行状态中的各种操作。 (3) 指令执行(EXE):根据指令译码得到的操作控制信号,具体地执行指令动作,然后转移到结果写回状态。 (4) 存储器访问(MEM):所有需要访问存储器的操作都将在这个步骤中执行,该步骤给出存储器的数据地址,把数据写入到存储器中数据地址所指定的存储单元或者从存储器中得 到数据地址单元中的数据。 (5) 结果写回(WB):指令执行的结果或者访问存储器中得到的数据写回相应的目的寄存器中。 这也就意味着一条 CPU 指令最长需要 5 个时钟周期才能执行完毕,至于具体需要多少周期则根据指令的不同而不同。 MIPS 指令集的设计为定长简单指令集,这为 CPU 的实现带来了极大的方便。 指令集 MIPS 指令分为三种:R、I 和 J,三种指令有不同的存储方式: 其中, op:操作码;rs:第1个源操作数寄存器,寄存器地址(编号)是00000~11111,00~1F;rt:第2个源操作数寄存器,或目的操作数寄存器,寄存器地址(同上);rd:目的操作数寄存器,寄存器地址(同上);sa:位移量(shift […]

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你所不知道的 C# 中的细节

前言 有一个东西叫做鸭子类型,所谓鸭子类型就是,只要一个东西表现得像鸭子那么就能推出这玩意就是鸭子。 C# 里面其实也暗藏了很多类似“鸭子类型”的东西,但是很多开发者并不知道,因此也就没法好好利用这些东西,那么今天我细数一下这些藏在编译器中的细节。 至于为什么 C# 要这么做,其实有部分的原因是为了让不能实现接口的 ref struct 也能实现对应的功能。 不是只有 Task 和 ValueTask 才能 await 在 C# 中编写异步代码的时候,我们经常会选择将异步代码包含在一个 Task 或者 ValueTask 中,这样调用者就能用 await 的方式实现异步调用。 西卡西,并不是只有 Task 和 ValueTask 才能 await。Task 和 ValueTask 背后明明是由线程池参与调度的,可是为什么 C# 的 async/await 却被说成是 coroutine 呢? 因为你所 await 的东西不一定是 Task/ValueTask,在 C# 中只要你的类中包含 GetAwaiter() 方法和 bool IsCompleted 属性,并且 GetAwaiter() 返回的东西包含一个 GetResult() 方法、一个 […]

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C# 9 新特性:代码生成器、编译时反射

前言 今天 .NET 官方博客宣布 C# 9 Source Generators 第一个预览版发布,这是一个用户已经喊了快 5 年特性,今天终于发布了。 简介 Source Generators 顾名思义代码生成器,它允许开发者在代码编译过程中获取查看用户代码并且生成新的 C# 代码参与编译过程,并且可以很好的与代码分析器集成提供 Intellisense、调试信息和报错信息,可以用它来做代码生成,因此也相当于是一个加强版本的编译时反射。 使用 Source Generators,可以做到这些事情: 获取一个 Compilation 对象,这个对象表示了所有正在编译的用户代码,你可以从中获取 AST 和语义模型等信息可以向 Compilation 对象中插入新的代码,让编译器连同已有的用户代码一起编译 Source Generators 作为编译过程中的一个阶段执行: 编译运行 -> [分析源代码 -> 生成新代码] -> 将生成的新代码添加入编译过程 -> 编译继续。 上述流程中,中括号包括的内容即为 Source Generators 所参与的阶段和能做到的事情。 作用 .NET 明明具备运行时反射和动态 IL 织入功能,那这个 Source Generators 有什么用呢? 编译时反射 – 0 […]

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