计算机组成解疑补漏之真正理解单周期处理器的“数据通路”

正确理解单周期处理器的“数据通路”

这种是属于不懂会一脸懵逼，但理解了就会清晰畅快的知识点。

记录一下自己的理解：

建立数据通路的目的是为了让指令更好的执行，最基本的五个步骤：取指、译码、执行、访存、回写。与之相应的：取指、读寄存器、ALU操作、访存、写寄存器。这其中并不是每个步骤在一次指令中都会完全执行，比如说sw存储字，就不需要回写，执行到存储进存储器就结束了。

所以，这就引出了一点：如果用控制信号来控制每一个指令执行所需要的过程和部件。，控制信号就是0和1加多选器，如果超过两种选择，那就在增加一位就好。

于是就有了下面这些选择：

• 写寄存器：写到哪？对于MIPS指令集，R型指令和I型指令是不，即rd和rt。
• 立即数扩展：考虑零扩展（填充0，即补位），符号扩展（与地址计算有关，偏移可正可负）
• ALU的模式：算术运算（加法、减法）？或者逻辑运算（与、或）？
• 存储器：是否需要写入？比如sw和lw
• 写回机制：从哪写回的？ALU的结果or存储器？
• PC：比如分支指令就会导致是只要PC+4还是再要上偏移量？

如此，理解清楚这一点，再加上明白硬件底层的逻辑无非是0和1，加上与门、或门的组合，再来看这些知识点时，就会畅通很多！