MIPS指令集中lh/lb（载入半字/载入字节）的符号扩展发生在哪个环节？

你观察到的简化原理图没有在回写阶段标注符号扩展逻辑，是因为这个操作的位置并不在回写（WB）阶段，而是整合在内存访问（Mem）阶段的输出通路中，属于数据存储器输出后的可选处理环节，大部分教学用简化原理图会把这部分逻辑合并到数据存储器模块，不会单独画出。

具体实现逻辑如下：

• 当控制单元解码出当前执行的是lb/lh指令时，会生成对应的符号扩展控制信号，给到数据存储器输出端的位宽扩展模块
• 该模块会根据指令类型选择处理逻辑：
  • lb：从内存返回的32位数据中截取对应的8位字节，做符号扩展为32位
  • lh：从内存返回的32位数据中截取对应的16位半字，做符号扩展为32位
  • lbu/lhu：对应位宽数据做零扩展为32位
  • lw：直接透传32位内存数据
• 经过扩展后的32位数据会直接送到WB阶段的寄存器写入端口，整个扩展操作在Mem阶段就完成了，所以WB阶段不需要额外的处理步骤，这就是你在WB阶段看不到符号扩展逻辑的原因。

这个位宽扩展模块和I类指令的立即数符号扩展模块是完全独立的两套逻辑：立即数扩展在指令译码（ID）阶段执行，为ALU提供操作数；load指令的位宽扩展在Mem阶段执行，为寄存器写入提供符合格式要求的32位数据，两者不会共用资源，位置也完全不同。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者gost1212