通过流水线了解MIPS组装

debugcn 发表于 Dev

麻将

对于MIPS体系结构，使用标准的5级流水线并假设某些指令相互依赖，如何将流水线气泡插入到以下汇编代码中？

I1: lw   $1, 0($0)
I2: lw   $2, 4($0)
I3: add  $3, $1, $2      ; I1 & I2 -> I3
I4: sw   $3, 12($0)      ; I3 -> I4
I5: lw   $4, 8($0)
I6: add  $5, $1, $4      ; I1 & I5 -> I6
I7: sw   $5, 16($0)      ; I6 -> I7

首先，我们插入一个气泡，我们

I1:  IF   ID   EX   MEM   WB 
I2:       IF   ID   EX    MEM
I3:            IF   ID    --
I4:                 IF    ID

如您所见，当I3停顿时，I4可以继续进行解码。是不是下一个，

I1:  IF   ID   EX   MEM   WB 
I2:       IF   ID   EX    MEM   WB
I3:            IF   ID    --    EX   MEM  WB
I4:                 IF    ID    --   --   EX   MEM   WB
I5:                       IF    ID   EX   MEM  WB 
I6:                             IF   ID   --   EX    MEM   WB
I7:                                  IF   ID   --    --    EX   MEM   WB

我认为这可以通过MIPS的标准管道实现，但是有人说，每当插入气泡时，整个管道就会停滞。如何解决？

哈罗德

在上一个问题中，您正在使用Patterson的书，所以让我借用其中的一张图：

这里重要的一点是危险检测单元，它会引起气泡。如果您阅读了随附的文字，则知道执行该操作的方法是

NOP发出控制信号，
暂停IF（保持IF / ID缓冲区固定，并且不前进PC）

这意味着您的流水线图不可能那样发生。每个周期都不会有新的指令输入。还应考虑到，如果您使用的是不同的代码，则可以安排发生硬件危险，如Jester所述。因此，这显然很糟糕，解决方案使IF停滞不前。

将会发生以下情况：

I1:  IF   ID   EX   MEM   WB 
I2:       IF   ID   EX    MEM   WB
I3:            IF   ID    --    --    --
I3:                 IF    ID    --    --    --
I3:                       IF    ID    EX    MEM   WB
I4:                             IF    ID    --    --    --

ETC。

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