MIPS单周期-为什么MemRead和MemToReg分开？

Question

我目前正在研究MIPS单周期处理器数据通路的进进出出。

我找不到一个原因，为什么MemRead和MemtoReg之间有区别。我目前的理解是，如果我们想从数据内存加载某个东西，如果我们想要在一个寄存器中加载它，并且如果我们不想加载某个东西，那么我们将MemRead设置为1，并且如果我们不想在寄存器中使用ALU的结果(条件是RegWrite设置为1)。那么，为什么MemRead和MemtoReg有不同的信号呢？

下面是我使用的datapath：

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Answer 1

嗯，我认为这部分是因为内存需要有自己的控制信号。

要记住的一件重要的事情是，所有的复用器输入都是计算出来的，然后选择正确的输出。因此，对于不涉及从内存读取的指令，ALU结果仍然传递给内存，即使MemToReg控制信号告诉复用器忽略来自内存的值。因此，这意味着，如果没有MemRead，内存可能会认为它得到的地址是无效的，这可能会导致一些问题。例如，(不是真正的地址)“地址”可能超出范围，也可能不对字对齐，这可能会触发硬件异常。

下面是帕特森和轩尼诗的“https://rads.stackoverflow.com/amzn/click/com/0124077269”一书中的一张图表--如果你读到标题，它可能有助于回答你的问题：

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但是..。为什么MemRead和MemToReg需要分开，而不仅仅是一个被分割并发送到两个地方的值？我不太确定。

一个可能的原因可能是他们区分了可以得到“不关心”值的控制信号。在MemToReg可以得到“不关心”值的情况下，MemRead可能仍然需要获得0，这样就不会因为前面所述的原因而导致任何错误。