运算指令的控制信号

加法指令的操作步骤

addu rd, rs, rt
① MEM[PC] - 从指令存储器中取回指令
② R[rd] = R[rs] + R[rt] - 指令指定的操作
③ PC = PC + 4 - 计算下一条指令的地址

①Instruction = MEM[PC]

从指令存储器中取回指令
所有指令均有此步骤

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假设在系统中的某一个时刻 T0 所示的这个时钟上升沿之后很短的一段时间，此时 PC 寄存器的输入已经稳定，它的输出就是当前要取回的这条指令的地址。这个信号会连接到指令存储器的地址输入端。经过一小段访问时间之后，指令存储器就会将这个地址所指定的存储单元的内容放在其输出端。也就是我们要取回的指令的二进制编码。

我们用红色标出了这个步骤所关注的有效的信号。同时我们注意左边的这个时钟信号。我们用以标识当前时刻的这条虚线也向后移动了一小段。

②R[rd] = R[rs] + R[rt]<——记清楚这几个寄存器的位置

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加法运算的步骤
①从IFU中取操作数，分别由rs和rt寄存器传输至busA和busB
②置IFU的控制信号为PC+4，等待读取下一条指令（与当前加法运算无关）
③置busB的输出端ALUSrc的控制信号为0（加法操作要用rt，不需要立即数），此时立即数扩展部件Extender失效，故置ExtO为x（0、1任意值）；
④置ALUCtr的控制信号为ADD，开始执行加法运算；
⑤置数据存储器DM的写使能信号为0（加法指令不需要读写数据存储器。因此需要把数据存储器的写使能信号作为无效。否则在下一个时钟上升沿，数据存储器会采样它的数据输入，从而改变其中的内容。）；
⑥由⑤可得，DM无效，因此置MemtoReg信号为0；
⑦置RegWr信号为“1”；置RegDst信号为1（经ALU运算后产生的结果需要通过rd寄存器写入寄存器堆）

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ori指令的操作步骤

ori rt, rs, imm16
① MEM[PC] 从指令存储器中取回指令
② R[rt] = R[rs] | ZeroExt[imm16] 指令指定的操作
③ PC = PC + 4 计算下一条指令的地址

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主要看第二步R[rt] = R[rs] | ZeroExt[imm16] 指令指定的操作

与加法运算相比，只是添加了立即数，即：
①IFU的<0,15>位域连接imm16立即数；
②使用Extender立即数扩展部件（置ExtOp = “zero”零扩展，ALUSrc = 1）；
③置RegDst = 0（回写入rt寄存器）

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访存指令的控制信号

Load指令的操作步骤

lw rt, imm16(rs)
① MEM[PC] 从指令存储器中取回指令
② R[rt] = DataMemory{R[rs] + SignExt[imm16]} 指令指定的操作
③ PC = PC + 4 计算下一条指令的地址

还是来看R[rt] = DataMemory{R[rs] + SignExt[imm16]} 指令指定的操作
同样是一条I型指令，与逻辑或指令的不同之处在于：
①扩展部件要使用符号扩展，即置ExtOp = “sign”；
②访问但不写入数据存储器DM，即置MemWr = 0； MemtoReg = 1；