11. LSU

Load/Store Unit，用于对访存操作进行重新排序和转发。

警告

当前Load和Store操作共用一个FU，而且LSU中只有Store Queue；在将来的版本中，该部件可能会有较大的改动。

本文档只记录当前版本的LSU设计。

11.1. Store Queue

Store队列用于缓存未提交的Store操作的结果，以及将未提交的Store的结果转发给后续的Load操作。

由于RISC-V允许未对齐的读写操作，而读写的最小单位是字节，我们规定Store Queue里的地址都是对齐的，同时给每个字节设置掩码。 例如，一个向0x1001的Store Byte操作为一个向0x1000的第一个字节的写操作。 当Store操作提交时，掩码会作为WSTRB交给总线或者交给Cache。

由于Store Queue中后面的项可能覆盖前面的项，SQ向LSU FU的转发是一个复杂的比较操作； 对于每个字节，我们分别确定指向这个字节的SQ项中最新的一项。 因为这个操作复杂度较高，我们减小了SQ的大小至四项。

11.2. 访存提交

警告

当前没有实现Cache，所有的操作可以视为总线操作。

在有Cache的情况下，SQ提交的总线操作只会是IO操作而不可能是内存操作，二者可以被轻松区分。 此时不存在SQ向总线写内存的时候LSU FU需要从总线读内存的情况，访内存时只需要总线竞争，不要求强制的顺序或锁。

当提交时，SQ在一个周期内将第一项提交给L1缓存或者总线。

由于L1 Cache可能需要多个周期进行维护，且大多数总线操作无法一周期完成，我们使用一个大小为1的缓冲区来缓存写入操作； 写入操作完成前，所有其它元件不被允许访问总线。