- 1. 初步 12条
- 1.1 分析
- 1.2 添加数据存储器RAM
- 1.3 修改最小SOPC
- 2.3 测试9 加载存储指令
- 2. load-use数据冒险
- 测试10 load-use数据冒险的解决
加载指令实现思路
加载指令在译码阶段进行译码，得到运算类型 alusel o、 aluop_o，以及要写的目的寄存器信息。这些信息传递到执行阶段，然后又传递到访存阶段，访存阶段依据这些信息，设置对数据存储器RAM的访问信号。从RAM读取回来的数据需要按照加载指令的类型、加载地址进行对齐调整，调整后的结果作为最终要写入目的寄存器的数据。
存储指令实现思路
访存阶段，设置对数据存储器RAM的访问信号，将数据写入RAM。
数据通路的改变
主要是在访存阶段增加了对数据存储器RAM的访问，同时，由于要写入目的寄存器的数据可能是执行阶段的结果，也可能是在访存阶段从数据存储器RAM加载得到的数据，所以在访存阶段增加了一个多路选择器，进行选择。
系统结构图的改变
主要是对于MEM模块的调整。MEM模块依据加载、存储指令的类型，确定对数据存储器RAM的访问信息，通过 mem_ce_o接口送出数据存储器使能信号， mem_addr_ o接口送出访问地址，mem_ we_o接口指出是加载还是存储操作、 mem_sel_o接口送出字节选择信号，如果是存储指令，那么还通过 mem_data_o接口输出要存储的数据，如果是加载指令，那么会从 mem_data_i接口获得读取到的数据，然后MEM模块依据具体的加载指令类型、加载地址，对获取的数据进行对齐调整，最终得到要写入目的寄存器的数据。
1.2 添加数据存储器RAM其中，sel代表字选择信号
为了方便实现对数据存储器按字节寻址，在设计的时候使用4个8位存储器代替一个32位存储器，如图9-25所示，读操作时，从4个8位存储器中各读出一个字节，组合为一个32位的数据输出，写操作时，依据sel的值，修改其中特定存储器对应的字节即可。注意：地址addr的最低两位不需要使用，比如：读取地址n处的字，实际就是从4个8位存储器的地址n/4处各读取一个字节，组合起来就来地址n处的字。
1.3 修改最小SOPC将数据存储器RAM连接进来
2.3 测试9 加载存储指令✔看寄存器$3
✔看寄存器$1
✔看寄存器$1
2. load-use数据冒险因为数据加载时，beq指令已经处于执行阶段，所以采用转发也不能消除
解决方法是：在译码阶段检査当前指令与上一条指令是否存在load相关，如果存在1oad相关，那么就让流水线的译码、取指阶段暂停，而执行、访存、回写阶段继续，相当于插入一个空指令，这样处于执行阶段的加载指令会继续运行，不受影响，当其运行到访存阶段时，将加载得到的数据转发到译码阶段，然后，流水线可以继续运行。
对于系统结构的修改
将一系列信息传递到译码阶段的ID模块，后者据此判断是否存在1oad相关，如果存在load相关，那么通过 stallereq接口通知CTRL模块请求流水线暂停。
主要修改ID模块的代码即可
如果load-use数据冒险得到正确解决，那么执行beq指令会使程序发生转移，转移到 Label处，从而不会执行ori $1, 0,0x4567这一指令，也就是通用寄存器S1的值不会为0x4567,而是直接为Ox89ab,，观察寄存器1的变化，可知正确解决了load相关问题✔
