流水线 - 提示说明

Question

我在mips指令中使用流水线操作感到困惑。任何帮助都会很棒。提前谢谢。

接下来的两个代码中的数据依赖性是什么？使用失速（气泡）或转发可以解决哪些问题。为方便起见，您可以使用形状1。

          shape 1:

           If-Id-Ex-Mem-Wb

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解释：

if=instruction fetch

id=instruction decode register fetch

ex=execute

mem=memory access

wb=write back 

---

代码1：

add $3,$4,$2

sub $5,$3,$1

lw  $6,200($5)

sw  $6,200($2)

lw  $6,200($3)

add $7,$4,$6

代码2：

add $3,$4,$2

sub $5,$3,$1

lw $6,200($3)

add $7,$3,$6

（抱歉发帖不好，但我还不能发布图片）

感谢。

Answer 1

让我们看看第一个：

add $3,$4,$2  

sub $5,$3,$1

add中使用sub的结果，因此存在数据危险。我们必须插入一定数量的NOP阶段来解决它。假设所有指令占用5个周期，我们插入3个NOP，我们就完成了。

add $3,$4,$2  IF  ID  EX MEM  WB  

sub $5,$3,$1     NOP NOP NOP  IF  ID  EX MEM  WB

我们可以为所有后续指示执行此操作。现在，指令在EX和MEM阶段产生新值。在WB阶段之前，这些值不会写入寄存器（出于学习目的，我们假设这是真的）。由于寄存器是在ID阶段读取的，因此会留下一个三个周期的窗口，旧的错误值通过管道“流动”。在我们的案例中，转发可以帮助解决此问题 - 将结果从add:EX转发到sub:ID。

希望这有帮助。