MIPS五级流水线_工业级CPU报价

MIPS五级流水线_工业级CPU报价一、流水线CPU流水线CPU就是指将一条分解为多步,在同一周期内进行多条指令的同时执行。MIPS五级流水线就是将指令分为:取指(IF),译码(ID),执行(EX),访存(MEM),写回(WB)五个阶段。举个例子:比如第二条指令lui$t2,0x2100在流水线CPU中执行的就是可以看到在200-300ns的周期里,IF阶段取到0x00400004处的指令,300-400ns,这条指令到了ID阶段,而IF阶段执行下一条指令。400-500ns,执行这条指令,ALU的结果为0x2100

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一、流水线CPU

流水线CPU就是指将一条分解为多步,在同一周期内进行多条指令的同时执行。MIPS五级流水线就是将指令分为:取指(IF),译码(ID),执行(EX),访存(MEM),写回(WB)五个阶段。举个例子:

比如第二条指令lui $t2,0x2100

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在流水线CPU中执行的就是

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可以看到在200-300ns的周期里,IF阶段取到0x00400004处的指令,300-400ns,这条指令到了ID阶段,而IF阶段执行下一条指令。400-500ns,执行这条指令,ALU的结果为0x21000000,正是指令执行结果,500-600ns该指令不需要访存,所以MEM阶段不做什么事,600-700ns将结果写回寄存器。

在执行这条指令的同时,其它的指令也在被执行。而流水线CPU和单周期CPU的区别就在这里。

二、流水线冒险问题

我们知道,指令只有在执行到EX阶段才会得出结果,结果到了MEM阶段才会写回寄存器,到了WB阶段才会写回内存,在流水线CPU中,往往会出现前面的指令还未执行完成将结果写回寄存器,后面的指令就需要读取该寄存器的值来进行执行,那就出现了相关现象。

我们采取数据前推的方式来解决这一类问题。

(1)对于ALU操作数A和B,两个数在指令运行到EX阶段才需要访问,有如下情况:

①当MEM阶段指令是写回寄存器操作,且写回的寄存器不是0号寄存器,并且与EX阶段的指令所要访问的寄存器是同一个,则将MEM阶段的ALU运算结果进行转发。

举个例子:如下两条指令,20处的指令要将$t4寄存器的值加上$t7寄存器的值存到$t3中,而24处的指令要用$t3的值加上$t7的值放到$t5,所以$t3就出现了数据相关。

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 在1100-1200ns,EX阶段执行20处的指令,结果为0x00000004,而到了1200-1300ns,此结果还未写回寄存器,但是通过数据前推,将结果转发到ALU操作数处,执行24处的指令。

②当WB阶段指令是写寄存器操作,且写回的寄存器不是0号寄存器,并且与EX阶段的指令所要访问的寄存器是同一个,且不满足条件①,则将要写回寄存器的数据进行转发。

③不存在数据相关,直接转发从寄存器中读出的值即可。 

(2)对于load-use数据冒险:当EX阶段的指令是load指令,并且load的数据存放将要存放的寄存器与ID阶段指令要访问的寄存器相同,这时需要插入一个气泡,即清空ID-EX流水段的控制信号,并且保持IF-ID流水段的值不变以及保持PC值不变。

(3)对于分支指令,首先我们采取分支预测的方式,在IF阶段读取到分支指令时,总是预测分支指令跳转成功,当指令执行到ID阶段,解码出分支指令的判断条件以及数据来源,我们依旧采取数据前推的方式,将正确的数据进行转发,来对分支指令是否跳转进行判断,所以需要将数据前推再提前一个阶段。

①当EX阶段指令是写回寄存器操作,且写回的寄存器不是0号寄存器,并且与ID阶段的指令所要访问的寄存器是同一个,则将EX阶段的ALU运算结果进行转发。

②当MEM阶段指令是写回寄存器操作,且写回的寄存器不是0号寄存器,并且与ID阶段的指令所要访问的寄存器是同一个,且不满足条件①则将MEM阶段的ALU运算结果进行转发。

③当WB阶段指令是写寄存器操作,且写回的寄存器不是0号寄存器,并且与ID阶段的指令所要访问的寄存器是同一个,且不满足条件②,则将要写回寄存器的数据进行转发。

④不存在数据相关,直接转发从寄存器中读出的值即可。

(4)对于跳转指令,情况与分支指令类似,只是不需要判断是否需要跳转而是直接跳转即可。

三、分支预测

        对于分支指令,由于在单周期CPU中,判断分支指令是否跳转需要到EX阶段执行完成,而如果在流水线CPU中遇到分支指令,插入气泡等待分支指令执行完成再决定下一条指令无疑会浪费许多时间,所以我们采取分支预测的方式,在IF阶段取到指令后,判断若是分支指令,则默认预测分支指令跳转,而当分支指令执行到ID阶段后,通过解码获得分支指令的判断条件以及数据来源后,通过数据前推转发对应的数据进行判断,如果判断结果是跳转成功则说明预测成功,继续执行。如果判断结果是不应该跳转,则这时由于我们预测分支指令跳转成功,所以需要将已经取入IF阶段的指令进行清空。将此时ID阶段即分支指令的下一条指令PC传回NextPC。

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3300-3400ns,IF阶段取004000a4处指令beq $t6,$0,l9(l9=0x004000ac)通过分支预测,我们总是预测分支指令跳转成功,更新NextPC=0x004000ac。WB阶段执行00400098处指令,更新寄存器$t1 = 0x0000000b。

3400-3500ns,IF阶段取004000ac处指令。ID阶段执行004000a4处指令beq $t6,$0,l9,由于EX阶段EX阶段执行004000a0处指令addi $t6,$0,100;aluOperandA=$0=0x00000000,aluOperandB=0x00000064, AluResult=0x00000064。验证正确。将AluResult=0x00000064转发到ID阶段,由于AluResult=0x00000064!=$0,所以分支预测错误,将IF-ID流水段信号清空,更新NextPC=004000a4+4=004000a8.

有些情况我就不一一举例了,报告中有详细的描述。

四、CPU设计

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模块

功能描述

PC

负责PC更新,仅在 clk 或者 rst 为 posedge 时更新 PC。

信号

描述

NextPC(NextInstAddress)

从NextPC模块送来的下一条指令地址

PC(InstAddress)

指令地址

clock(clock)

时钟信号

reset(reset)

复位信号

PCWrite(PCWrite)

有效时暂停PC,保持指令不变

模块

功能描述

NextPC

计算下一条指令地址

信号

描述

NextPC(NextInstAddress)

计算出的PC

PC(InstAddress)

当前正在处理的指令的PC值

NextPCSignal(NextPCSignal)

控制信号,选择哪一个作为下一个PC值

PC_ID(PC_ID+4)

分支预测失败后,分支指令的下一条指令地址

JumpAddr_IF(JumpAddr)

IF阶段指令中的25位立即数,来计算分支指令跳转地址

JumpAddr_ID(JumpAddr_ID)

ID阶段的直接跳转指令的地址

JumpReg(ForwardEData)

ID阶段的寄存器跳转指令数据前推转发的地址

模块

功能描述

BranchTest

判断分支指令是否满足条件跳转

信号

描述

JumpSignal(JumpSignal)

解码后产生的信号,标记分支和跳转指令

BranchTestData1(ForwardCData)

分支指令判断的操作数A,数据前推转发来的

BranchTestData2(ForwardDData)

分支指令判断的操作数B,数据前推转发来的

Opcode_IF(Opcode)

IF阶段指令的opcode字段

Opcode_ID(Opcode_ID)

ID阶段指令的opcode字段

Func_ID(RegTarget_ID)

ID阶段指令的rt字段,来判断BLTZ,BLTZAL…

NextPCSignal(NextPCSignal)

控制信号,选择哪一个作为下一个PC值

IF_Flush(IF_Flush)

控制是否清空IF阶段的指令

模块

功能描述

IF_ID

IF-ID流水段

信号

描述

clock(clock)

时钟信号

PCWrite(PCWrite)

PC是否有效,无效时保持IF-ID阶段指令不变

IF_Flush(IF_Flush)

控制是否清空IF阶段的指令

PC_IF(InstAddress)

IF阶段指令地址

Instruction_IF(instruction)

IF阶段指令

PC_ID(PC_ID)

ID阶段指令地址

Instruction_ID(Instruction_ID)

ID阶段指令

模块

功能描述

SRC_A

选择ALU的操作数A

信号

描述

DataIn0(ForwardAData)

读出rs的数据,数据前推转发来

DataIn1(Shamt_EX)

EX阶段移位指令的位移量

Signal(AluSrcASignal_EX)

EX阶段指令ALU的操作数A选择信号

PC_EX(PC_EX+4)

BGEZAL,BLTZAL,JALR,JAL指令的下条指令地址作为返回地址写入31号寄存器

JumpSignal(JumpSignal_EX)

解码后产生的信号,用于判断是否是BGEZAL,BLTZAL,JALR,JAL指令

DataOut(AluOperandA)

操作数A

模块

功能描述

SRC_B

选择ALU的操作数B

信号

描述

DataIn0(ForwardBData)

读出rt的数据,数据前推转发来

DataIn1(Imm32_EX)

EX阶段指令中立即数扩展后的32位立即数

Signal(AluSrcBSignal_EX)

EX阶段指令ALU的操作数B选择信号

DataOut(AluOperandB)

操作数B

模块

功能描述

SignExtension

扩展立即数

信号

描述

Imm16_ID

ID阶段指令解码后指令中的16位立即数

SignExt

扩展信号,ID阶段解码后产生,表示零扩展还是符号扩展

Imm32

ID阶段产生,扩展后的32位立即数

模块

功能描述

MemDataExtension

扩展从内存中读出的数据

信号

描述

ReadMemData_WB

读出的数据

ReadMemExtSignal_WB

扩展信号

MemDataExt

扩展后的数据

模块

功能描述

CU

控制器模块,产生控制信号

信号

描述

Opcode(Opcode_ID)

指令中的opcode字段

Func(Func_ID)

指令中的function字段

Branch(RegTarget_ID)

指令中的rt字段,(用于区分bltz,bltzal…)

RegWrite(RegWrite)

是否写寄存器

MemWrite(MemWrite_ID)

是否写内存

SignExt(SignExt)

是否扩展立即数

AluOpcode(AluOpcode)

ALU的操作符

JumpSignal(JumpSignal)

标记分支指令和跳转指令

AluSrcASignal(AluSrcASignal)

操作数A选择信号

AluSrcBSignal(AluSrcBSignal)

操作数B选择信号

WriteRegDataSignal

写入寄存器数据的选择信号

WriteRegSignal

写入寄存器地址的选择信号

MemRead

是否读内存

模块

功能描述

ID_EX

ID_EX流水段

信号

描述

clock(clock)

时钟信号

stall(stall)

控制是否清空ID阶段产生的控制信号,load-use冒险

WriteRegSignal_ID(WriteRegSignal)

ID阶段指令写入寄存器地址的选择信号

WriteRegDataSignal_ID(WriteRegDataSignal)

ID阶段指令写入寄存器数据的选择信号

AluSrc1Signal_ID(AluSrcASignal)

ID阶段指令操作数A选择信号

AluSrc2Signal_ID(AluSrcBSignal)

ID阶段指令操作数B选择信号

AluOpcode_ID(AluOpcode)

ID阶段指令ALU的操作符

MemWrite_ID(MemWrite_ID)

ID阶段指令是否写内存

MemRead_ID(MemRead)

ID阶段指令是否读内存

RegWrite_ID(RegWrite)

ID阶段指令是否写寄存器

ReadRegData1_ID(ReadRegData1_ID)

ID阶段指令从rs选择的寄存器读出的数据

ReadRegData2_ID(ReadRegData2_ID)

ID阶段指令从rt选择的寄存器读出的数据

Shamt_ID(Shamt_ID)

ID阶段指令移位指令的位移量

Imm32_ID(Imm32)

ID阶段指令扩展后的32位立即数

RegSource_ID(RegSource_ID)

ID阶段指令rs

RegTarget_ID(RegTarget_ID)

ID阶段指令rt

RegDst_ID(RegDst_ID)

ID阶段指令rd

Instruction_ID(Instruction_ID)

ID阶段指令

PC_ID(PC_ID)

ID阶段指令地址

JumpSignal_ID(JumpSignal)

ID阶段指令标记分支指令和跳转指令信号

ReadRegData1_EX(ReadRegData1_EX)

EX阶段指令从rs选择的寄存器读出的数据

ReadRegData2_EX(ReadRegData2_EX)

EX阶段指令从rt选择的寄存器读出的数据

Shamt_EX(Shamt_EX)

EX阶段指令移位指令的位移量

Imm32_EX(Imm32_EX)                       

EX阶段指令扩展后的32位立即数

RegSource_EX(RegSource_EX)   

EX阶段指令rs

RegTarget_EX(RegTarget_EX)

EX阶段指令rt

RegDst_EX(RegDst_EX)  

EX阶段指令rd

Instruction_EX(Instruction_EX)

EX阶段指令

PC_EX(PC_EX)     

EX阶段指令地址

WriteRegSignal_EX(WriteRegSignal_EX)

EX阶段指令写入寄存器地址的选择信号

WriteRegDataSignal_EX(WriteRegDataSignal_EX)

EX阶段指令写入寄存器数据的选择信号

AluSrc1Signal_EX(AluSrcASignal_EX)

EX阶段指令操作数A选择信号

AluSrc2Signal_EX(AluSrcBSignal_EX)

EX阶段指令操作数B选择信号

AluOpcode_EX(AluOpcode_EX)    

EX阶段指令ALU的操作符

MemWrite_EX(MemWrite_EX),     

EX阶段指令是否写内存

MemRead_EX(MemRead_EX)      

EX阶段指令是否读内存

RegWrite_EX(RegWrite_EX)  

EX阶段指令是否写寄存器

JumpSignal_EX(JumpSignal_EX)    

EX阶段指令标记分支指令和跳转指令信号

模块

功能描述

ALU

运算器模块

信号

描述

AluOperandA(AluOperandA)

操作数A

AluOperandB(AluOperandB)

操作数B

AluOpcode(AluOpcode_EX)

ALU的操作符

MemRead(MemRead_EX)

是否读内存

MemWrite(MemWrite_EX)

是否写内存

AluResult(AluResult_EX)

运算结果

AluOverflowSignal(AluOverflowSignal)

判断运算结果是否溢出

WriteMemDataLength(WriteMemDataLength)

表示写入内存的数据的位置,长度

ReadMemExtSignal(ReadMemExtSignal)

表示从内存读出的数据如何拓展

模块

功能描述

Forwarding

数据前推模块,产生5个转发信号

信号

描述

JumpSignal(JumpSignal)

标记分支指令和跳转指令

RegSource_ID(RegSource_ID)

ID阶段指令的rs

RegTarget_ID(RegTarget_ID)

ID阶段指令的rt

RegSource_EX(RegSource_EX)

EX阶段指令的rs

RegTarget_EX(RegTarget_EX)

EX阶段指令的rt

WriteRegAddr_EX(WriteRegAddr),    

EX阶段指令要写入的寄存器地址

WriteRegAddr_MEM(WriteRegAddr_MEM)

MEM阶段指令要写入的寄存器地址

WriteRegAddr_WB(WriteRegAddr_WB),

WB阶段指令要写入的寄存器地址

MemRead_MEM(MemRead_MEM),         

MEM阶段的指令是否要读内存

RegWrite_EX(RegWrite_EX),         

EX阶段指令是否要写寄存器

RegWrite_MEM(RegWrite_MEM),       

MEM阶段指令是否要写寄存器

RegWrite_WB(RegWrite_WB),         

WB阶段指令是否要写寄存器

ForwardASignal(ForwardASignal),   

ALU操作数A的转发信号

ForwardBSignal(ForwardBSignal),   

ALU操作数B的转发信号

ForwardCSignal(ForwardCSignal),   

分支判断操作数A的转发信号

ForwardDSignal(ForwardDSignal),   

分支判断操作数B的转发信号

ForwardESignal(ForwardESignal)    

跳转指令跳转地址的转发信号

模块

功能描述

HazardDetection

load-use冒险检测模块

信号

描述

RegSource_ID(RegSource_ID)

ID阶段指令的rs

RegTarget_ID(RegTarget_ID)

ID阶段指令的rt

WriteRegAddr_EX(WriteRegAddr),    

EX阶段指令要写入的寄存器地址

MemRead_EX(MemRead_EX),         

EX阶段的指令是否要读内存

PCWrite(PCWrite)

有效时暂停PC,保持指令不变

stall(stall)  

控制是否清空ID阶段产生的控制信号

模块

功能描述

FORWARD_A

转发ALU操作数A

信号

描述

DataIn0(ReadRegData1_EX)

EX阶段指令从rs寄存器读出的值

DataIn1(WriteRegData),  

WB阶段要写入寄存器的值

DataIn2(AluResult),     

MEM阶段指令的运算结果

Signal(ForwardASignal)

ALU操作数A的转发信号

DataOut(ForwardAData)

转发给ALU操作数A的数据

模块

功能描述

FORWARD_B

转发ALU操作数B

信号

描述

DataIn0(ReadRegData2_EX)

EX阶段指令从rt寄存器读出的值

DataIn1(WriteRegData),  

WB阶段指令要写入寄存器的值

DataIn2(AluResult),     

MEM阶段指令的运算结果

Signal(ForwardBSignal)

ALU操作数B的转发信号

DataOut(ForwardBData)

转发给ALU操作数B的数据

模块

功能描述

FORWARD_C

转发分支判断的操作数A

信号

描述

DataIn0(ReadRegData1_ID)

ID阶段指令从rs寄存器读出的值

DataIn1(AluResult_EX)

EX阶段指令的运算结果

DataIn2(AluResult),     

MEM阶段指令的运算结果

DataIn3(WriteRegData)

WB阶段指令要写入寄存器的值

Signal(ForwardCSignal)

分支判断操作数A的转发信号

DataOut(ForwardCData)

转发给分支判断操作数A的数据

模块

功能描述

FORWARD_D

转发分支判断的操作数B

信号

描述

DataIn0(ReadRegData2_ID)

ID阶段指令从rt寄存器读出的值

DataIn1(AluResult_EX)

EX阶段指令的运算结果

DataIn2(AluResult),     

MEM阶段指令的运算结果

DataIn3(WriteRegData)

WB阶段指令要写入寄存器的值

Signal(ForwardDSignal)

分支判断操作数B的转发信号

DataOut(ForwardDData)

转发给分支判断操作数B的数据

模块

功能描述

FORWARD_E

转发跳转指令的跳转地址

信号

描述

DataIn0(ReadRegData1_ID)

ID阶段指令从rs寄存器读出的值

DataIn1(AluResult_EX)

EX阶段指令的运算结果

DataIn2(AluResult),     

MEM阶段指令的运算结果

DataIn3(WriteRegData)

WB阶段指令要写入寄存器的值

Signal(ForwardESignal)

跳转指令的跳转地址的转发信号

DataOut(ForwardEData)

跳转指令的跳转地址

模块

功能描述

WR_REG_ADDR

选择写寄存器的地址

信号

描述

DataIn0(RegDst_EX)

写入rd寄存器

DataIn1(RegTarget_EX)

写入rt寄存器

.DataIn2(5’b11111)

31号寄存器

Signal(WriteRegSignal_EX)

选择信号

DataOut(WriteRegAddr)

写寄存器的地址

模块

功能描述

WR_REG_DATA

选择写寄存器的数据

信号

描述

DataIn0(AluResult_WB)

运算器运算结果

DataIn1(MemDataExt)

从内存读出并扩展后的数据

DataIn2(PC_WB + 4)

当前指令的下一条指令地址,(JALR,JAL,BLTZAL…)

Signal(WriteRegDataSignal_WB)

选择信号

DataOut(WriteRegData)

写寄存器的数据

模块

功能描述

EX_MEM

EX-MEM流水段

信号

描述

clock(clock)

时钟信号

MemRead_EX           

EX阶段是否要读内存

MemWrite_EX          

EX阶段是否要写内存

RegWrite_EX          

EX阶段是否写寄存器

WriteRegDataSignal_EX

EX阶段写寄存器数据的选择信号

AluResult_EX         

EX阶段指令运算结果

WriteMemData_EX      

EX阶段写内存数据

WriteRegAddr_EX      

EX阶段写内存地址

Instruction_EX       

EX阶段指令

WriteMemDataLength_EX

EX阶段写内存数据的长度和格式

ReadMemExtSignal_EX  

EX阶段读内存数据如何扩展

PC_EX(PC_EX),        

EX阶段指令地址

MemRead_MEM          

MEM阶段是否要读内存

MemWrite_MEM         

MEM阶段是否要写内存

RegWrite_MEM         

MEM阶段是否写寄存器

WriteRegDataSignal_MEM

MEM阶段写寄存器数据的选择信号

AluResult_MEM        

MEM阶段指令运算结果

WriteMemData_MEM     

MEM阶段写内存数据

WriteRegAddr_MEM     

MEM阶段写内存地址

Instruction_MEM      

MEM阶段指令

WriteMemDataLength_MEM

MEM阶段写内存数据的长度和格式

ReadMemExtSignal_MEM

MEM阶段读内存数据如何扩展

PC_MEM(PC_MEM)       

MEM阶段指令地址

模块

功能描述

MEM_WB

MEM_WB流水段

信号

描述

clock(clock)

时钟信号

RegWrite_MEM         

MEM阶段是否写寄存器

WriteRegDataSignal_MEM

MEM阶段写寄存器数据的选择信号

AluResult_MEM        

MEM阶段指令运算结果

WriteRegAddr_MEM     

MEM阶段写内存地址

Instruction_MEM      

MEM阶段指令

ReadMemExtSignal_MEM

MEM阶段读内存数据如何扩展

PC_MEM(PC_MEM)       

MEM阶段指令地址

RegWrite_WB         

WB阶段是否写寄存器

WriteRegDataSignal_WB

WB阶段写寄存器数据的选择信号

AluResult_WB        

WB阶段指令运算结果

WriteRegAddr_WB     

WB阶段写内存地址

Instruction_WB      

WB阶段指令

ReadMemExtSignal_WB

WB阶段读内存数据如何扩展

PC_WB(PC_WB)       

WB阶段指令地址

模块

功能描述

Register

通用寄存器组,

信号

描述

RegWrite(RegWrite_WB)

是否写寄存器

ReadRegAddr1(RegSource_ID)

读rs的地址

ReadRegAddr2(RegTarget_ID)

读rt的地址

WriteRegAddr(WriteRegAddr_WB)

写寄存器的地址

WriteRegData(WriteRegData)

写寄存器的数据

ReadRegData1(RegSourceData_ID)

读出rs的数据

ReadRegData2(WriteMemData_ID)

读出rt的数据

模块

功能描述

CPU

信号

描述

clock(clock)

时钟信号

reset(rst)

复位信号

instruction(Instruction)

执行的指令

ReadMemData(ReadMemData)

从内存中读出的数据

InstAddress(PC)

指令地址

AluResult(MemDataAddr)

从内存中读数据的地址

MemWrite(MemWrite)

是否写内存

WriteMemData(WriteMemData)

写入内存的数据

WriteMemDataLength(WriteMemDataLength)

表示写入内存的数据的位置,长度

模块

功能描述

InstructionMemory

指令存储器

信号

描述

PC[8:2]

指令地址

Instruction

指令

 

模块

功能描述

DataMemory

数据存储器

信号

描述

clock

时钟信号

MemDataAddr[8:2]

写入/读出内存数据的地址

MemWrite

是否写入内存

WriteMemData

写入内存的数据

WriteMemDataLength

表示写入内存的数据的位置,长度

ReadMemData

从内存中读出的数据

五、控制逻辑

MIPS五级流水线_工业级CPU报价

MIPS五级流水线_工业级CPU报价  

信号

含义

RegWrite

是否需要将结果写回寄存器

1

0

信号

含义

MemWrite

是否需要将结果写入内存

00

01

写入字节

10

写入半字

11

写入字

信号

含义

SignExt

对指令中的16位立即数做什么扩展

1

符号扩展

0

零扩展

信号

含义

AluOpcode

alu操作符

00000

NOP

00001

ADDU(not overflow)

00010

SUBU(not overflow)

00011

AND

00100

OR

00101

SLT

00110

SLTU

00111

NOR

01000

SLL

01001

SRL

01010

SRA

01011

SLLV

01100

SRLV

01101

LUI

01111

XOR

10000

SRAV

10001

SUB

10010

ADD

信号

含义

JumpSignal

分支指令和跳转指令的控制信号

000

顺序

001

分支指令

010

J

011

JR

101

BGEZAL,BLTZAL(分支指令需要将返回地址写入寄存器)

100

JALR(寄存器跳转指令需要将返回地址写回寄存器)

111

JAL(直接跳转指令需要将返回地址写回寄存器)

信号

含义

AluSrc1Signal

alu操作数A的选择信号

1

来源指令中的Shamt字段,移位指令

0

来源rs字段指定的寄存器数据

信号

含义

AluSrc2Signal

alu操作数B的选择信号

1

来源指令中的立即数字段,I-type

0

来源rt字段指定的寄存器数据

信号

含义

WriteRegDataSignal

写入寄存器的数据选择信号

00

alu运算结果

01

从内存中加载的数据

10

某些跳转指令存储返回地址

信号

含义

WriteRegSignal

写入寄存器的地址选择信号

00

rd字段指定的寄存器

01

rt字段指定的寄存器

10

31号寄存器存储某些跳转指令的返回地址

信号

含义

MemRead

是否需要加载内存中的数据到寄存器

000

不需要

001

无符号加载字节

010

无符号加载半字

011

加载字

101

符号加载字节

110

符号加载半字

 六、详细源码

BIT-MINI-5-LEVEL-PIPLINE-MIPS-CPU: BIT计科大四小学期5级流水线CPU (gitee.com)

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