计算机组成与设计 硬件软件接口 第五版 流水线部分笔记

TODO1：为什么果壳不在 IDU 阶段读出寄存器？而要在后端？是跟超标量、乱序有关系吗？

TODO2: 修改PC难道比修改其它寄存器更快吗？

TODO3: 长流水线有什么缺点? 

TODO4: 需要两个存储器吗？优缺点？

TODO5: 气泡指令是什么？为什么可以起到阻塞的作用？比起直接阻塞有什么优缺点？（4.8 会说明阻塞）

TODO6: 怎么阻塞？（比如在遇到分支指令后插入一个气泡）（4.8 会说明阻塞）

TODO7: 怎么flush ? 

TODO8：4.8 会给出分支预测的细节，包括动态分支预测

TODO9: 什么是数据相关性（RAW等等）

很重要的一点：并不是所有指令都需要访问内存

----------------------------- 笔记开始 ----------------------------------

4.5 中的关键部分

冒险：流水线有这样一种情况，在下一个时钟周期中下一条指令不能执行。这种情况称为冒险(hazard)

1. 结构冒险：因缺乏硬件支持而导致的冒险。比如指令和数据在同一个存储器里，无法同时取指和读数据。（可以用 I-cache 来解决）

2. 数据冒险：也称为流水线数据冒险(pipeline data hazard)，因无法提供指令执行所需的数据而导致的冒险

　　对于数据冒险来说，可以使用 前递(forwarding) 和 旁路(bypassing) 来解决

　　但即便使用了前递和旁路，在 取数-使用 型数据冒险(load-use data hazard) 中，依然得阻塞一个阶段 (4.7 会讲讲怎么处理这种复杂阶段)

3. 控制冒险(control hazard/ branch hazard): 由于jmp和branch指令的存在，指令地址的变化有时并不是流水线所预期的，如果取到了错误的指令，就会导致冒险

　　有两种办法可以处理控制冒险

　　1. 阻塞。遇到分支跳转指令时，立刻阻塞流水线，知道分支跳转指令的结果出来。

　　2. 加入更多硬件，在IDU阶段计算并更新 PC 的值（详见4.8）。不过即便如此，在遇到分支跳转指令判定失败的时候依然会阻塞一个时钟周期（但是判定成功的时候就不会阻塞了）

 

 

4.5 看完了，用来处理三种冒险的主要方法有：旁路、阻塞、分支预测