MIPS单周期-为什么MemRead和MemToReg分开？

Question

我目前正在研究MIPS单周期处理器数据路径的来龙去脉。

我找不到原因，为什么MemRead和MemtoReg之间存在差异。我目前的理解是，如果我们想从数据存储器中加载某些东西，并且如果我们要在寄存器中使用它，那么我们将MemRead设置为1，并且如果我们不想加载某些东西，我们希望使用寄存器中的ALU（前提是RegWrite设置为1）。那么，为什么对于MemRead和MemtoReg有不同的信号？

这是我正在使用的数据路径：

Answer 1

嗯，我认为部分原因是内存需要获得自己的控制信号。

要记住的一件事是计算所有多路复用器输入，然后选择正确的输出。因此，对于不涉及从存储器读取的指令，即使MemToReg控制信号告诉多路复用器忽略来自存储器的值，ALU结果仍会传递到存储器。因此，这意味着，如果没有MemRead，内存可能会认为它获取的地址无效，这可能会导致一些问题。例如，（不是真正的地址）“地址”可能超出范围或字对齐，这可能会触发硬件异常。

下面是帕特森和轩尼诗Computer Organization and Design MIPS Edition书中的图表–如果您阅读标题，可能会有助于回答您的问题：

但是 ...为什么MemRead和MemToReg需要分开，而不仅仅是一个值被拆分并发送到两个地方？那我不确定。

一个可能的原因可能是它们正在区分能够获得“无关”值的控制信号。在MemToReg可以获取“无关”值的情况下，MemRead可能仍需要获取0，这样才不会由于前面提到的原因而引起任何错误。