Язык MIPS, чтобы избежать конвейерных киосков

Question

Что касается языка ассемблера MIPS, который рассматривается в книге Паттерссона, у меня возникает вопрос о введении NOP между инструкциями, чтобы избежать простоя трубопроводов.

Рассмотрим следующий код

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

Мы видим, существует опасность для RAW $ s5 между lw и sw. Существует также опасность WAW для $ s5 между sw и add. Поэтому нам нужно вставить два NOP, чтобы избежать киосков. Другими словами, схема трубопровода

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

Когда sw будет выполняться, то есть будет ждать lw, чтобы поместить данные в регистр. Поэтому есть один пузырь. Кроме того, когда add хочет записать окончательный результат, он должен дождаться завершения предыдущей инструкции (sw). Это еще один пузырь.

Таким образом, модифицированный код

lw 
NOP 
sw 
NOP 
add 

Но решение предложить следующий код

lw 
NOP 
NOP 
sw 
add 

Какой из них правильный? Я думаю, что мой!

Answer 1

Предполагая довольно стандартный трубопровод, опасность WAW не существует, он может выглядеть как опасный в программном коде (в том смысле, что в одном регистре имеется несколько записей), но нет механизма, с помощью которого ADD может завершить до (или во время) LW (это означало бы, что он рассчитал результат до того, как вход был доступен). SW не записывается в регистр, поэтому это не имеет значения, но ADD также не может выполнить его. Фактически опасностей WAW вообще не существует в стандартном трубопроводе, потому что инструкции просто записываются в порядке.

Ваше решение для опасности RAW предполагает наличие пересылки WB-> EX, которая, судя по их решению, отсутствует. Без форвардеров, скорее всего вы можете использовать результат, когда идентификатор команды чтения заканчивается с WB инструкции записи.

---

Почему (ВБ) и (EX) не выполняются в одном цикле?

Потому что это не работает. Это не работает в вопросе a, так что я не уверен, что там произошло. Предпосылка вопроса заключается в том, что нет пересылки EX, так же, как и раньше, тем быстрее вы можете использовать значение после его создания, когда вы набираете ID инструкции чтения с WB инструкции записи. EX просто считывает свои входы из регистра конвейера ID/EX.

Кроме того, для (a) я не вижу ВОЙН на 6 долларов США от I1 до I3. Вы??

Нет, поскольку ни I1, ни I3 не изменяют $ 6, невозможно иметь какую-либо опасность. RAR не представляет опасности.