tinyriscv学习记录之二

十二、ex.v为什么先把div_reg_wadd除法运算结果要写入的寄存器地址先给div，再由div输入给ex.v?

ex.v中端口定义：

c 复制代码

output reg[`RegAddrBus] div_reg_waddr_o,
 input wire[`RegAddrBus] div_reg_waddr_i,

ex.v不给div结果写入地址的前提是ex.v能自己在div计算期间（大约33个周期）保存写入寄存器地址，但是ex.v并不能保存计算结果地址。

首先明确ex.v是组合逻辑，输出会随着输入改变而改变。ex.v的输入主要是id_ex.v,这是一个时序逻辑，会在时钟上升沿改变输出，也就是ex.v的输入。所以说，ex.v随着id_ex.v在时钟上升沿改变。

然后思考id_ex.v在除法计算期间做什么？会把hold_en拉高，但是要注意这里的hold_en不是stall的逻辑，而是flush的逻辑，看寄存器的代码：

c 复制代码

module gen_pipe_dff #(
    parameter DW = 32)(

    input wire clk,
    input wire rst,
    input wire hold_en,

    input wire[DW-1:0] def_val,
    input wire[DW-1:0] din,
    output wire[DW-1:0] qout

    );

    reg[DW-1:0] qout_r;

    always @ (posedge clk) begin
        if (!rst | hold_en) begin
            qout_r <= def_val;
        end else begin
            qout_r <= din;
        end
    end

    assign qout = qout_r;

endmodule

id_ex.v中的实例化代码：

c 复制代码

   gen_pipe_dff #(32) inst_ff(clk, rst, hold_en, `INST_NOP, inst_i, inst);

所以，在除法运算期间，id_ex.v会把传给ex.v的inst变为nop指令，所以，ex.v中存不住除法计算结果要写回的寄存器。

所以要传递除法计算结果要写回的寄存器给div模块自己存着，到计算结束时再回传给ex模块去回写寄存器。

十三、ex.v中为什么分成三个线程也就是三个always块，一个处理乘法，一个处理除法，一个处理剩余指令？

可以写成一个 always 块，但是并行写逻辑更清晰。

十四、为什么乘法要写在两个always块中？

一个块负责乘法输入预处理（决定 mul_op1/mul_op2），另一个主执行块负责根据乘法指令类型选择 mul_temp 的哪一部分写回。

能不能写在一个块里，当然可以，但是不推荐。因为那样会让每条乘法分支都更长，后期也不好维护。

十五、为什么要先 assign op1_add_op2_res = op1_i + op2_i？不能在always块中写吗？这样写的好处是啥？

现在是使用中间结果op1_add_op2_res ：

c 复制代码

`INST_TYPE_I: begin
                case (funct3)
                    `INST_ADDI: begin
                        jump_flag = `JumpDisable;
                        hold_flag = `HoldDisable;
                        jump_addr = `ZeroWord;
                        mem_wdata_o = `ZeroWord;
                        mem_raddr_o = `ZeroWord;
                        mem_waddr_o = `ZeroWord;
                        mem_we = `WriteDisable;
                        reg_wdata = op1_add_op2_res;
                    end

好处是：主 always 块更短；避免重复写同一表达式；更符合"数据通路"和"控制通路"分离

要注意，这种做法并不会缩短关键路径，因为没有切成两拍，也没有减少组合级数，只是写法的变化，功能并没有改变。