单周期32位MIPS处理器中指令执行后信号值是多少？

Question

考虑单周期 32 位 MIPS 处理器的以下数据路径。

假设以下程序中正在执行lw指令：

lui $t2,0x3f

原 $t2,$t2,0x11

lw $t8,4($t2)

指令lui位于地址0x40004044。那么执行lw指令时A、B、C、D、E的信号值是多少呢？对于每个信号，请用整数回答，或者在无法使用给定信息确定准确值的情况下为信号值写入未知。

任何人都可以指导我如何解决这个问题吗？我已经得到了答案，但我不知道如何解决实际问题才能得到这些答案。

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。