3.26 ALU与指令集

1 ALU算术逻辑部件

将算术运算和逻辑运算通过选择器结合

行波➡先行（可以简化运算）

a和b可以是多位输入，result和a、b同位

1.1 ALU与数据总线

通用寄存器堆用来保存操作数
1.时钟信号（CLK）改变，写使能A有效，B无效，通用寄存器里的数据通过数据总线写到A中，然后A输出数据给ALU
2.时钟信号（CLK）改变，写使能B有效，A无效，通用寄存器里的数据通过数据总线写到B中，然后B输出数据给ALU
3.ALU将结果输入到数据总线，但因为AB写使能无效，所以不会输入到LA、LB；数据总线把输出结果输入到通用寄存器堆（再花一个CLK）
（一共有三次时钟信号）

1.2 双总线

如果想要更少的时钟周期，就要消除“写”的动作
1.时钟信号（CLK）改变，写使能A有效，通用寄存器里的数据通过数据总线写到A中，然后A输出数据给ALU，再让A无效
2.ALU将结果输入到数据总线，但因为AB写使能无效，所以不会输入到LA、LB；数据总线把输出结果输入到通用寄存器堆
临时寄存器可防止数据输入混乱

1.3 三总线


1.4 存储器
如果要读入一个数据，需要输入一个地址，然后会输出一个信号
如果要写入，得有一个写使能，要去写的地址，要去读的地址，要去写的数据

2 指令集体系概述（软件和硬件间的接口）

2.1 寄存器


寄存器的数据存储

一种是将二进制低位放到地址的高位，一种是放到低位（小端优先）

读与写

3 MIPS 指令
加减法运算


如何和常数相加

内存数据访问

指令集的定义：
指令：由操作码和操作数组成
指令集：由操作码、操作数、寻址模式定义的指令集合
寻址模式：决定着计算机如何读取/存储的存储单元的地址