避免管道暂停的MIPS语言

Question

关于pattersson书中提到的MIPS汇编语言，我有一个问题，就是在指令之间插入NOP以避免管道暂停。

考虑以下代码

lw   $s5, -16($s5)
sw   $s5, -16($s5)
add  $s5, $s5, $s5

我们看到在lw和sw之间存在$s5的RAW危险。在sw和add之间还有$s5的WAW危险。所以我们必须插入两个NOP以避免停顿。换句话说，流水线图是

lw      IF     ID     EX     MEM     WB
sw             IF     ID     ---     EX     MEM     WB
add                   IF     ID      EX     MEM     --     WB

当要执行sw时，必须等待lw将数据放入寄存器。因此，存在一个泡沫。此外，当添加想要写入最终结果时，它必须等待上一条指令的完成（sw）。这是另一个泡沫。

所以修改后的代码是

lw
NOP
sw
NOP
add

但解决方案提出以下代码

lw
NOP
NOP
sw
add

哪一个是正确的？我认为我的！

Answer 1

假设一个相当标准的管道，WAW危险不存在，它在程序代码中可能看起来有点危险（从某种意义上说，有多次写入同一个寄存器），但是没有机制让ADD可以在LW之前（或期间）完成（这意味着它在输入可用之前计算了结果）。SW不写入寄存器，所以没关系，但ADD也不能在它之前完成。实际上，标准管道中根本不存在WAW危险，因为指令只是按顺序写回。

您对RAW危险的解决方案假设存在WB-

为什么（WB）和（EX）不在一个周期内执行？

因为它不起作用。它在问题a中也不起作用，所以我不确定那里发生了什么。问题的前提是没有转发到EX，所以和以前一样，生成值后最快可以使用它是当您将读取指令的ID与写入指令的WB对齐时。EX只是从ID/EX管道寄存器中读取其输入。

此外，对于（a），我没有看到从I1到I3的任何6美元战争。你…吗？？

不，因为I1和I3都不能修改6美元，所以不可能有任何危险。RAR不是一种危险。