在单周期32位MIPS处理器中如何查找指令执行后的信号值？ [已关闭]

Question

考虑单周期 32 位 MIPS 的以下数据路径 处理器。

假设以下程序中正在执行lw指令：

lui $t2,0x3f 
ori $t2,$t2,0x11 
lw $t8,4($t2) 

说明

lui

位于地址

0x40004044

。那么什么是 当

lw

指令为 A、B、C、D 和 E 的信号值 被处决？对于每个信号，用整数或 对于无法确定的信号值，写入未知 具有给定信息的精确值。

如何解决这个问题？我已经得到了答案，但我不知道如何解决实际问题以获得这些答案：

信号值为

A = 24
B = 0x003f0011
C = 未知
D = 0x40004060
E = 0x4000404C

Answer 1

首先，由于这是一个单周期处理器，因此在感兴趣的

lw

之前有指令这一事实，仅影响寄存器（包括 PC）中的值，而不影响

lw

执行时的控制信号。

如果

lui

指令存储在

0x40004044

，则

ori

存储在

0x40004048

，而

lw

存储在

0x4000404C

。因此，当

lw

执行时，当前PC值为

0x4000404C

。

那么，让我们从

E

开始，它是一个PC值：

0x4000404C

，

lw

指令的位置。您可以看到这一行从 PC 寄存器出来，进入指令存储器，这是对

lw

指令位的提取。该 PC 值也进入增量电路，该电路将 PC 值加 4，以便顺序执行下一条指令。

接下来，

A

是

lw

指令的目标寄存器号。我们怎么知道呢？这是一个“指令解码”的问题。 lw指令具有I-Type格式。这意味着

rs

和

rt

字段是相关的。它执行

R[rt] = M[R[rs]+SignExtImm]

。

rs

字段占用比特25:21并且

rt

字段占用比特20:16。因此，在

lw $t8,4($t2)

中，

$t8

是

rt

，而从

$t8

的友好名称我们可以知道

$24

的实际寄存器编号值，因此24基十（即24

10

），通过只需在寄存器名称表中查找即可。

B

值是寄存器的内容，其编号称为源寄存器

A1

，位25:21又名

rs

，此处为

$t2

。这个值，即寄存器

$t2

的内容，可以通过前面2条指令的执行来理解，这两条指令形成了

$t2

的32位地址，即

0x3f0011

。

C

是数据存储器读取操作的输出。它是内存位置

0x3f0015

的值（根据寻址模式，来自

0x3f0011

+ 4）。由于这是一个奇怪的地址，因此它很可能会出错而不是产生一些值。如果没有出现故障，则要确定该值，您必须获得存储在从

0x3f0015

开始的 4 个内存位置中的值。

D

是分支目标的计算，就好像指令是分支一样——然而它不是分支，但尽管如此，硬件只会计算分支目标地址，然后将其丢弃。在许多情况下，硬件的工作原理如下：计算我们不一定知道相关的东西，尽管计算是并行完成的，以防万一，而不是等到真正知道该值是否相关或相关时才计算它不。

这个值很简单（4

lw $t8, 4($t2)

，加上 << 2), where the 4 comes from the 4 in

lw

的 PC 值/位置（加上 4，因为另一个输入是 PC 后增量 4）。因此，

0x0400404c

+ 4 + (4

0x04004060

) .<<2) =