mips - 'alignment of memory operands' 如何帮助 MIPS 流水线化？

Question

“内存操作数对齐”如何帮助 MIPS 流水线化？

书中说:

Fourth, as discussed in Chapter 2, operands must be aligned in memory. Hence, we need not worry about a single data transfer instruction requiring two data memory accesses; the requested data can be transferred between processor and memory in a single pipeline stage.

我想我明白一个数据传输指令不需要两个或多个数据内存访问。
但是，我不确定它与内存操作数的对齐有什么关系。

提前致谢!

Answer 1

lw指令要求内存地址是字对齐的。

因此，要访问未对齐的字，需要访问所需字相交的两个字边界并屏蔽掉必要的字节。

例如，假设您希望加载存储在地址 0x2 处的单词。 . 0x2不是字对齐的，所以你需要加载存储在 0x2 的半字以及存储在 0x4 处的半字.

为此，可以这样写:

lh  $t0 2($zero)
lh  $t1 4($zero)
sll $t1 $t1 16
or  $t2 $t0 $t1

如果您想加载例如存储在地址 0x3 的单词，这只会变得更加复杂。 :

# load first byte
lb  $t0 3($zero)

# load second word, mask out first 3 bytes
lw  $t1 4($zero)
lui $t2 0x0000FFFF
ori $t2 $t2 0xFFFFFFFF
or  $t1 $t1 $t2

# combine
sll $t1 $t1 8
or  $t2 $t0 $t1

因此，可以看出，字对齐的要求并没有帮助 MIPS 进行流水线化，而是访问未对齐的字需要过多的内存访问——这是 ISA 的一个限制。