4.3 Building a Datapath-Computer Organization and Design笔记

Posted 2020-09-23

 

MIPS下的数据路径

 

这是计算机硬件间的数据路径（即数据流动的路径），下面将较详细分析此图：

PC（program counter， 程序计数器）是一个用于记录当前计算机正在执行的指令的地址的寄存器（register），当前指令执行完后，PC的值加4（因为一条指令占4个字节），PC指向下一条指令。

 

 

PC根据指令地址找到对应的指令后（Read address），指令（ Instruction）流向Register File，R-format指令需要读取两个寄存器，I-format指令则需要读取一个。

 

 

在执行R-format指令时，Read data 1 与 Read data 2，即两个寄存器的值， 作为ALU（Arithmetic and Logic Unit，算术逻辑单元）的inputs；在执行I-format指令时，一个input来自经过Sign-extend后的常量。

 

 

 

 在执行Beq（branch if equal）或Bne（Branch if not equal）时，若需要branch，PC的值需要被替换为Branch target的地址，Branch target的地址经过红框内的步骤后计算出

（branch target address = （PC+4）+ offset_value*4）。

 

在执行lw(load word)指令时，根据ALU计算出来的地址值访问对应的Data Memory 单元，获取存在该单元里的数据，存到Register File中；在执行R-format时，直接将ALU的计算结果存到Register File中（Write data）。