MIPS语言避免了管道停滞

Question

关于在pattersson的书中考虑的MIPS汇编语言，我有一个问题，即在指令之间插入NOP以避免流水线停滞。

考虑以下代码

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

我们发现lw和sw之间的$ s5存在RAW危险。 sw和add之间的$ s5还存在WAW危险。因此我们必须插入两个NOP以避免失速。换句话说，管道图是

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

当要执行sw时，它等待lw将数据放入寄存器。因此，有一个泡沫。此外，当add想要写出最终结果时，它必须等待前一条指令（sw）的完成。那是另一个泡沫。

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？我想我的！

Answer 1

假设一个相当标准的管道，WAW危险不存在，它可能在程序代码中看起来有点危险（从某种意义上说，对同一个寄存器有多次写入），但是没有机制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结果）。 SW不会写入寄存器，因此无关紧要，但ADD也无法在其之前完成。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回写。

您对RAW危险的解决方案假设存在WB-> EX转发，根据其解决方案判断，没有。如果没有转发器，最快可以使用的结果是当读取指令的ID与写入指令的WB对齐时。

  

为什么（WB）和（EX）不会在一个周期内执行？

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。这个问题的前提是没有转发到EX，所以和以前一样，最快的是你可以在生成后使用一个值，当你用读写指令的WB将读取指令的ID排成一行时。 EX只从ID / EX流水线寄存器读取其输入。

  

此外，对于（a），我从I1到I3没有看到任何6美元的WAR。你呢??

不，因为I1和I3都没有修改6美元，所以不可能有任何危险。 RAR不是危险因素。