管道危险处理

Question

I0: slli  $s2, $s1, 4
I1: beq   $s1, $zero, top
I2: addi  $s3, $s2, 6
I3: mult  $t2, $s3, $s1
I4: addi  $s4, $s2, 8
I5: sw    $t2, 0($s4)

考虑没有任何危险处理的管道。流水线是典型的 5 级 IF、ID、EX、MEM、WB MIPS 设计。对于上面的代码，完成代码的管道。为框中的每条指令插入字符 IF（指令获取）、ID（指令解码）、EX（执行）、M（内存）、WB（回写）。大家觉得我的图对吗？ 谢谢！http://imgur.com/PbJ2egd

Answer 1

首先让我们画出哪些指令依赖于前面指令的哪些输出：

• I0：这里不依赖任何东西
• I1：这里什么都不依赖，只是一个分支
• I2：依赖于 I0 ($s2)
• I3：依赖于 I2 ($s3)
• I4：依赖于 I0 ($s2)
• I5：依赖于 I4 ($s4)

因此，当一条指令依赖于另一条指令时，例如 I5 依赖于 I4，其 EX 块无法运行，直到它所依赖的指令完成其 WB 块。在 I5 的情况下，我们可以清楚地看到这一点，因为 EX 块只有在 I4 的 WB 块完成后开始。

还要注意，分支会阻止下一条指令在其 EX 块完成之前启动。

通过这两条规则，我们可以逐条指令并绘制出来：

• I0：不依赖任何输出。
• I1：不依赖输出，但请注意它是一个分支。直到 EX 完成，下一条指令才能开始。
• I2：依赖于 I0 的输出，所以等待 I0 的 WB，还要等待 I1 的 EX，因为 I1 是一个分支。 I1的EX是最坏的情况，所以等到那时。这会拖延 2 个街区。
• I3：依赖于 I2 的输出，所以等待 I2 的 WB。这会停止 2 个街区。 （我们现在总共停止了 4 个）
• I4：依赖 I0 的输出，所以等待 I0 的 WB。这会暂停 0 个块，因为 I0 早已完成。 （我们现在总共停止了 4 个）
• I5：依赖于 I4 的输出，所以等待 I4 的 WB。这会停止 2 个街区。 （我们现在总共停止了 6 个）

所以最后我们停了 3 次，每次停两个街区。这等于你老师画的 6 个“x”。

Answer 2

这是她昨天复习时给我们的正确答案。你能指出我如何回答这个问题的正确方向吗？你怎么知道什么时候延迟，放X等？很抱歉我不能给出答案的确切细节，但我知道这是正确的答案。