picoblaze處理器采用精簡指令系統(tǒng)(risc)，即具有固定的單指令長度和固定的指令執(zhí)行周期，每一條指令的執(zhí)行需要兩個時鐘周期，如圖1所示。指令的長度picoblaze為18位，可尋址空間為1024字節(jié)。而coolblaze(基于cpld的picoblaze)則為16位，可尋址空間為256個字節(jié)。我們以coolblaze來說明指令系統(tǒng)。

　　圖1 picoblaze處理器指令執(zhí)行時序

　　說明：在指令集中，“x”和“y”用來定義相關寄存器“s”，其范圍為0～7；“kk”用來表示范圍在00～ff的一個常數值；“aa”用來表示范圍在00～ff的地址；“pp”用來表示范圍在00～ff的一個口地址；“c”和“d”表示指令的編碼。

　　1．程序控制組

　　程序控制組(program control group)由跳轉指令jump、子程序調用指令call和子程序返回指令return構成，如圖2所示。

　　(2) 跳轉(jump)指令

　　在正常條件下，程序計數器(pc)自動地將指針調整到下一條指令。由于程序計數器是8位寬度，尋址空間為256(十六進制為00～ff)。當計數器到ff時，將會自動地變成00。

　　圖2 程序控制組結構

　　jump指令用所設定的新地址來改變程序執(zhí)行順序。另外，該指令也可以是條件轉移。條件轉移將根據進位標志(carry)和零標志(zero)的狀態(tài)來執(zhí)行，但條件轉移指令本身不會影響這兩個標志位。

　　每一條jump指令都必須用兩位十六進制數來指定8位地址，匯編程序將會編譯成相應的代碼。

　　(2) 調用指令call

　　調用指令call的操作類似于轉移指令jump，也由所設定的新地址來改變程序執(zhí)行順序。call指令可以是無條件調用或條件調用，當執(zhí)行該指令后，程序計數器將把當前的計數值壓入堆棧，并用所設定的新地址替換。調用指令call不會影響標志位的狀態(tài)，肖條件調用時需判斷狀態(tài)位。

　　coolblaze的堆棧深度僅為4個字節(jié)，即只能嵌套4個調用指令，而fpga型picoblaze的堆棧深度可以有31個字節(jié)。由于中斷操作時也需要用到一個堆棧，因此通常情況下應保留一個堆棧；除非中斷操作被禁止。

　　堆棧用獨立的緩沖器實現，當堆棧滿后將會覆蓋最前面的值。每一條call指令都必須用兩位十六進制數來指定8位地址，匯編程序將會編譯成相應的代碼。

　　(3) 子程序返回指令return

　　子程序返回指令與調用指令是相對應的，也分為無條件返回和條件返回。執(zhí)行return指令后，程序計數器將從堆棧中恢復計數指針。return指令不會影響標志位的狀態(tài)，當條件返回時需判斷狀態(tài)位。

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