失速

Question

使用NOP而不是停顿有什么不同。在流水线操作的情况下，两者都碰巧执行相同的任务。我不明白

Answer 1

我认为你的术语很混乱。

处理器将一个停顿注入到管道中以解决数据危险（处理指令所需的数据尚不可用的情况。NOP只是没有副作用的指令。

失速

回想5管道阶段classic RISC pipeline：

IF - 取指令（从存储器中取出下一条指令）
ID - 指令解码（找出这是什么指令以及操作数是什么）
EX - 执行（执行操作）
MEM - 内存访问（存储或从内存中读取）
WB - 回写（将结果写回寄存器）

考虑代码段：

add $t0, $t1, $t1
sub $t2, $t0, $t0

从这里可以看出，第二条指令依赖于第一条指令的结果。这是data hazard：写后读（RAW）; 真依赖。

sub在EX阶段需要add的值，但add仅处于MEM阶段 - 在WB阶段之前，该值将无法使用：

+------------------------------+----+----+----+-----+----+---+---+---+---+
|                              |         CPU Cycles                      |
+------------------------------+----+----+----+-----+----+---+---+---+---+
|         Instruction          | 1  | 2  | 3  | 4   | 5  | 6 | 7 | 8 | 9 |
+------------------------------------------------------------------------+
|       0 | add $t0, $t1, $t1  | IF | ID | EX | MEM | WB |   |   |   |   |
|       1 | sub $t2, $t0, $t0  |    | IF | ID | EX  |    |   |   |   |   |
+---------+--------------------+----+----+----+-----+----+---+---+---+---+

One solution这个问题是处理器在数据可用之前插入档位或冒泡管道。

+------------------------------+----+----+----+-----+----+----+-----+---+----+
|                              |         CPU Cycles                          |
+------------------------------+----+----+----+-----+----+----+-----+----+---+
|         Instruction          | 1  | 2  | 3  | 4   | 5  | 6  | 7   | 8  | 9 |
+----------------------------------------------------------------------------+
|        0 | add $t0, $t1, $t1 | IF | ID | EX | MEM | WB |    |     |    |   |
|        1 | sub $t2, $t0, $t0 |    | IF | ID | S   | S  | EX | MEM | WB |   |
+----------+-------------------+----+----+----+-----+----+---+---+---+-------+

NOPs

NOP是无效的指令（没有副作用）。 MIPS汇编程序通常在MIPS this is equivalent to nop中支持sll $zero $zero 0指令。

该指令将占用管道的所有5个阶段。它最常用于填充跳跃或分支的branch delay slot，当没有其他任何有用的东西可以在那个插槽中完成时。

j label
nop # nothing useful to put here

如果您使用的是MIPS模拟器，则可能需要启用分支延迟时隙模拟才能看到此情况。（例如，在spim中使用-delayed_branches参数）

Answer 2

我们不应使用NOP代替摊位，反之亦然。

当存在导致危险的依赖关系时，我们将使用停顿，这会导致流水线的特定阶段等待直到获取所需的数据，而在发生停顿的情况下使用NOP，它将仅通过指令的这一阶段而不会做任何事情。但是，通过使用NOP在该阶段完成之后，该阶段所需的数据就可用了，我们需要从头开始执行指令，这将增加处理器的平均CPI，从而导致性能下降。另外，在某些情况下，该指令所需的数据可能会在重新启动指令之前被另一条指令修改，这将导致执行错误。

同样，如果我们使用档位代替NOP，则采用相同的方式。每当在执行阶段发生不可屏蔽的中断（如被零除）时，我们都需要在异常之后通过这些阶段，而不更改处理器的状态，这里我们使用NOP来传递流水线的其余阶段，而无需进行任何更改处理器状态（例如，将某些内容写入寄存器或内存中，这是为异常生成的错误值）。

在这里，我们不能使用停顿，因为下一条指令将等待停顿完成，并且停顿将不会完成，因为这是不可屏蔽的中断（用户无法控制这些类型的指令）和管道进入僵局。

在MIPS中使用NOP和停顿有什么区别

2 个答案:

失速

NOPs