自己写CPU第九阶段(5)——实现负载存储指令2(改变运行阶段)

时间:2021-07-18 15:29:07

我们会继续上传新书《自己动手写CPU》。今天是第42篇。我尽量每周四篇,可是近期已经非常久没有实现这个目标了,一直都有事。不好意思哈。

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9.3.2 改动运行阶段

1、改动EX模块

在运行阶段的EX模块会计算载入存储的目的地址。參考图9-19可知,EX模块会添加部分接口,如表9-3所看到的。

自己写CPU第九阶段(5)——实现负载存储指令2(改变运行阶段)

改动运行阶段的EX模块例如以下。

完整代码位于本书附带光盘Code\Chapter9_1文件夹下的ex.v文件。

module ex(

  ......

  //新增输入接口inst_i,其值就是当前处于运行阶段的指令
input wire[`RegBus] inst_i, ...... //以下新增的几个输出接口是为载入、存储指令准备的
output wire[`AluOpBus] aluop_o,
output wire[`RegBus] mem_addr_o,
output wire[`RegBus] reg2_o, ......
); ...... //aluop_o会传递到訪存阶段,届时将利用其确定载入、存储类型
assign aluop_o = aluop_i; //mem_addr_o会传递到訪存阶段,是载入、存储指令相应的存储器地址,此处的reg1_i
//就是载入、存储指令中地址为base的通用寄存器的值。inst_i[15:0]就是指令中的
//offset。通过mem_addr_o的计算。读者也能够明确为何要在译码阶段ID模块新增输
//出接口inst_o
assign mem_addr_o = reg1_i + {{16{inst_i[15]}},inst_i[15:0]}; //reg2_i是存储指令要存储的数据,或者lwl、lwr指令要载入到的目的寄存器的原始值,
//将该值通过reg2_o接口传递到訪存阶段
assign reg2_o = reg2_i; ......

2、改动EX/MEM模块

參考图9-19可知,EX/MEM模块会添加部分接口,用于将EX模块新增的输出传递到訪存阶段,添加的接口描写叙述如表9-4所看到的。

自己写CPU第九阶段(5)——实现负载存储指令2(改变运行阶段)

改动运行阶段的EX/MEM模块例如以下。仅仅是一个简单的传递操作。当流水线的运行阶段没有被暂停时。将来自运行阶段EX模块的输出传递到訪存阶段。完整代码请參考本书附带光盘Code\Chapter9_1文件夹下的ex_mem.v文件。

module ex_mem(

   ...... 	

   //为实现载入、存储指令而加入的输入接口
input wire[`AluOpBus] ex_aluop,
input wire[`RegBus] ex_mem_addr,
input wire[`RegBus] ex_reg2, ...... //为实现载入、存储指令而加入的输出接口
output reg[`AluOpBus] mem_aluop,
output reg[`RegBus] mem_mem_addr,
output reg[`RegBus] mem_reg2, ......
); always @ (posedge clk) begin
if(rst == `RstEnable) begin
......
mem_aluop <= `EXE_NOP_OP;
mem_mem_addr <= `ZeroWord;
mem_reg2 <= `ZeroWord;
end else if(stall[3] == `Stop && stall[4] == `NoStop) begin
......
mem_aluop <= `EXE_NOP_OP;
mem_mem_addr <= `ZeroWord;
mem_reg2 <= `ZeroWord;
end else if(stall[3] == `NoStop) begin
......
mem_aluop <= ex_aluop;
mem_mem_addr <= ex_mem_addr;
mem_reg2 <= ex_reg2;
end else begin
......
end
end endmodule

下一阶段将改变内存访问。

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