实现多周期数据路径的指令

Question

我试图自己学习一些计算机架构，但我有点卡在数据路径部分。我无法弄清楚如何将lui（立即加载立即）和ldi（立即加载数据）实现到下面的图片中，如果有人能帮助我并解释他们能做到的最好，我会非常高兴！

很抱歉，如果这不适合此论坛，但我在stackoverflow上看到了其他一些内容。

Answer 1

<强>声明
我不是EE或CPU设计师 请务必向您的教授或助教提出有关课程材料的问题。

lui编码为

31       26 25     21 20     16 15                            0
+---------+ +-------+ +-------+ +-----------------------------+
|   0xf   | |  d.c. | |  RT   | |          IMMEDIATE          | 
+---------+ +-------+ +-------+ +-----------------------------+
   6 bits    5 bits    5 bits               16 bits

其中

  

D.C。 =不在乎。允许任何值   RT =注册目标。要写入的寄存器。
  IMMEDIATE =要加载的常量。

执行如下：

该指令已加载到指令寄存器中，因此：

• 指令[31-26] ，转发给** Op [5-0] *，是 0xf 。

• 指令[25-21] ，转发给读取寄存器1 ，将被忽略，因此必须是任何后续数据流，必须忽略，因此右侧的多路复用器必须选择源0.因此 AluSrcA = 0 。

• 指令[20-16] 转发至读取寄存器2 和写入寄存器，因为lui只写，输出 B 必须被忽略，因此ALU的较低多路复用器不能使用源。此外，必须将写入寄存器之前的多路复用器编程为选择源0，因此 RegDst = 0 。

• 指令[15-0] 遵循各种数据路径。第一个是在原理图的上半部分，它不会循环回寄存器文件（通过写入数据），因此可以忽略它。
  较低的数据路径将指令[15-0] 作为较低ALU多路复用器的源2和3（第一个是符号扩展，第二个是符号扩展并乘以4）。 所有这些路径都进入了ALU，所以从理论上讲，所有这些路径都可以实现lui（符号扩展和移位不是问题，让自己相信这一点。）
  我相信使用源2更加惯用，所以 ALUsrcB = 2 。
  ALU的结果在写入数据之前返回到多路复用器，因此 MemToReg = 0 ，当然 RegWrite = 1 。 ALUop 必须是将 SrcB 左移16的值。

• 没有内存写入或读取，因此 MemWrite 和 MemRead 均为0.

其他信号在流水线的其他阶段使用，特别是在提取 ¹ 期间必须更新PC，这由 PCWrite ， PCWriteCond涵盖， IorD ， PCSource 和 IRWrite ，以及 B ALU操作数的输入1（价值4）。

¹ 这个CPU似乎只有一个ALU，因此必须注意避免在交错不同阶段时停止。特别是EX和IF阶段不能同时执行，所以一段时间内指令停止或者CPU根本没有流水线。