BUAA计组p6_Pipeline_复习tips

p6

乘除模块的start

一、 乘除模块

（一）mdu要求

1. 执行乘法的时间为5个cycle，包含写入内部的HI和LO
2. 执行除法的时间为10个cycle，包含写入内部的HI和LO
3. 通过有效一个cycle的start信号启动乘除法运算
4. 通过busy输出标志反映延迟

（二）相关指令

• mult、multu、div、divu
• mfhi、mflo、mthi、mtlo

（三）模块设计

• input：clk, reset, A[31:0], B[31:0], start, busy

• output: HI[31:0], LO[31:0]

• instr控制control_2内start==1，control_mdu[2:0]控制计算类型

• 识别start为1，busy置1，且开始计数，计数大小由control_mdu决定取值

• 识别到start时，计算结果始终存在两个pre寄存器内,当busy计数至目标值时转存给HI和LO

• 注意busy和start为1时，instr_01为乘除法指令时一律阻塞

• 同时注意乘除法指令与其他指令的冲突关系

二、指令练习

（一）计算类指令

• madd、maddu、msub、msubu
  • 注意busy在对应乘除条件下的初始值

（二） 访存类指令

• lhs
  • 注意与lh指令的区别：
    • 不考虑异常时，lh对于2'b10和2'b11同操作，对2'b00和2'b01同操作
    • lhs指令仅在2'b00和2'b10条件下写寄存器，否则不写入寄存器，即条件写
    • 解决思路：将读数据的地址低两位和instr一同流水，传给control_4；instr和addr[1:0]一同控制写使能与A3_4

（三） 跳转类指令

1. link： _zal：条件跳转，无条件写入pc+4；但实际与mars行为一致的情况下为条件写
   link likely：_zall：条件跳转，无条件写入pc+4，条件不成立时清空延迟槽
   _zalr：条件跳转，条件写寄存器

三、条件写的冲突

（一） 跳转类条件写地址的冲突
例如_zal 将tnew设置为0时，需要考虑到如果最终没有写入，则会在过程中转发错误值

• 解决方法1：

  • tnew设置为3
  • 在contorl_4的A3_4和GRF写使能均用branch_4特判

• 解决方法2：(最终采用下面这种，符合全力转发的要求)

  • tnew依旧设置为0
  • 将branch_1-4导入对应的1-4级的control，每一级的写入寄存器A3用branch特判

（二） 存储类条件写数值的冲突

• 解决方法
  • tnew设置为2（保险起见，直接给3也可）
  • 由于写入的数据在WB级才确定WD，因此将instr与写入信号一同特判写使能