目录
一.指令的数据通路
（1）单周期时钟通路就是指所有指令均在一个时钟周期内完成也就是CPI=1
（2）所以它的性能取决于运行最慢的周期
下面来介绍一些常用MIPS指令的数据通路构建
（1）取指令数据通路
Men[PC++] -> IR
通过PC的地址调用指令存储器获得指令字，并且将PC+4（MIPS加4个字节）,在时钟以后写入PC对PC进行更新。
（2）R型指令数据通路
【1】以add（运算)为例
步骤：
（1）PC中存放地址，访问指令寄存器得到32位MIPS指令字。
（2）将32MIPS指令字进行解析分别得到Rs，Rt，Rd的值，并将其放入寄存器组中。
（3）寄存器组通过读信号，将存放在R1和R2寄存器中的值取出，放入ALU中进行运算，将结果返回到寄存器组的WD中。
（4）当写的时钟信号到来时，把结果写入W中，返回到寄存器Rd。
（3）I型指令数据通路
【1】以Lw指令为例
步骤：
（1）PC中存放地址，访问指令寄存器得到32位MIPS指令字。
（2）对MIPS指令进行解析，并将对应的值放入对应的通路中。（注意这里的写入寄存器变为了Rt，之后在整体规划的时候在这里需要加一个多路选择器）
（3）取出R1的值，将立即数进行带符号拓展为32位，将它们在ALU中进行运算，得到地址。
（4）通过地址在数据存储器DM中取出相应的值，在写时钟脉冲到来时写入寄存器W中。
【2】以Sw指令为例
步骤：
前面步骤与Lw指令相同。
将寄存器R2中的值（Rt)写入到数据存储器中指定的地址，操作完成。
二.数据通路的综合
（1）第一阶段（加Mux（多路选择器））
R型指令具有三个寄存器，I型指令具有两个寄存器加一个立即数。因为它们的写入寄存器有时不同，所以我们需要加入多路选择器来进行选择。
（1）RegDst 选择写入寄存器（Rt 或 Rd）
（2）AluSrc 选择第二个操作数（立即数或寄存器R2）
（3）MemtoReg 选择写入寄存器的数据（来自ALU或者数据存储器）
（2）第二阶段（加控制器（对Mux和寄存器操作等进行选择））
控制器中一些信号的描述：
| 信号名称 | 方向 | 位宽 | 功能描述 |
|---|---|---|---|
| jump | output | 1 | 是否执行jump操作 |
| branch | output | 1 | 是否执行branch操作 |
| alusrc | output | 1 | 送入ALU B段数据是立即数的32位投站还是寄存器堆读取的值 |
| memwrite | output | 1 | 是否需要写回数据存储器 |
| memtoreg | output | 1 | 写回的数据是来自ALU计算的结果还是存储器读取的数据 |
| regwrite | output | 1 | 是否需要写寄存器堆 |
| regdst | output | 1 | 写入寄存器堆的地址rt还是rd |
| alucontrol | output | 3 | ALU的控制信号，不同运算符的控制 |
（3）举例
Lw指令
只需要注意加入的多路选择器，记忆控制器对它们的使用即可！
传送门： 多周期MIPS架构