MIPS管道转发(双重数据风险)

Question

在Patterson & Hennessy的书中：

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但这不能作为一种危险来处理吗：

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为什么在MEM阶段进行转发？又是如何做到的？有1个停顿(对于第二次添加，我将需要下一个EX的结果)？

Answer 1

文档使用的http://www.cs.cornell.edu/courses/cs3410/2011sp/faq/faq_pa1.html

在考虑“双重数据危险”(原始规则)之前，我将重写EX和MEM危险条件(为简单起见，删除!=0部分)：

外部危险

 if (EX/MEM.RegWrite and (EX/MEM.RegisterRd == ID/EX.RegisterRs)  # =EX_h_Rs 
   ) ForwardA = 10
 if (EX/MEM.RegWrite and (EX/MEM.RegisterRd == ID/EX.RegisterRt)  # =EX_h_Rt
   ) ForwardB = 10

我将调用条件EX_h_Rs和EX_h_Rt以使公式更简短

内存危险(原始条件)

 if (MEM/WB.RegWrite and (MEM/WB.RegisterRd == ID/EX.RegisterRs)) ForwardA = 01 
 if (MEM/WB.RegWrite and (MEM/WB.RegisterRd == ID/EX.RegisterRt)) ForwardB = 01

====

我们的示例同时具有两种类型的危险，在(1和3)和(2和3)之间：

add $1, $1, $2 
add $1, $1, $3 
add $1, $1, $4

或者(提示循环在顶部和底部用**标记)

                **   
add C+A -> A ... A
           v     ?  
     add B+A -> A
                v   
          add C+ A -> A     
                **     

根据我的链接，在考虑到双重EX +内存危险后：(没有!=0和重新排序的布尔项)，更新了内存危险的规则

让我们修改内存风险的转发条件，以处理“双重”数据风险

 if (MEM/WB.RegWrite and (MEM/WB.RegisterRd = ID/EX.RegisterRs) and 
  not (EX/MEM.RegWrite and (EX/MEM.RegisterRd == ID/EX.RegisterRs)) 
  ) 
   ForwardA = 01
 if (MEM/WB.RegWrite and (MEM/WB.RegisterRd = ID/EX.RegisterRt) and 
  not (EX/MEM.RegWrite and (EX/MEM.RegisterRd == ID/EX.RegisterRt)) 
 ) 
   ForwardB = 01

或者使用EX_h_*的短记录也是如此

 if (MEM/WB.RegWrite and (MEM/WB.RegisterRd = ID/EX.RegisterRs) and 
  not ( EX_h_Rs ) 
  ) 
   ForwardA = 01
 if (MEM/WB.RegWrite and (MEM/WB.RegisterRd = ID/EX.RegisterRt) and 
  not ( EX_h_Rt ) 
 ) 
   ForwardB = 01

这意味着：

尝试从MEM/WB转发到EX；如果没有转发到来自EX/MEM流水线寄存器的相同输入操作数。

或者是相同的

甚至不要试图从MEM/WB转发到EX；如果已经从EX/MEM转发了更新的结果。

我将尝试举例说明：

add C+A -> A     A'
                 v?  (forwarding to 3rd instruction) 
           A -> A''
                v?
          add C+A -> A          

因此，对于第三条指令，原始规则会说来自第一条指令的A'和来自第二条指令的A''都应该被转发(但多路复用不能同时从两个源馈送)。修改内存管理危险条件表明，如果存在较新的A''的主动转发，则不应尝试转发A'。

所以，你的画是对的，将会有2个EX hazard转发；但是如果已经有活动的EX Hazard转发，就不应该尝试MEM Hazard转发。

Answer 2

这显然是该书第四版中的一个错误(例如，括号不对称)。奇怪的是，这本书的最新版本(第四版修订版)增加了一个遗漏的结尾')‘，但是……以错误的条件结束，仍然是

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我认为这将是条件的正确版本：

if (MEM/WB.RegWrite
and (MEM/WB.RegisterRd ≠ 0)
and not(EX/MEM.RegWrite and (EX/MEM.RegisterRd ≠ 0)
       and (EX/MEM.RegisterRd = ID/EX.RegisterRs))
and (MEM/WB.RegisterRd = ID/EX.RegisterRs)) Forward = 01

if (MEM/WB.RegWrite
and (MEM/WB.RegisterRd ≠ 0)
and not(EX/MEM.RegWrite and (EX/MEM.RegisterRd ≠ 0)
       and (EX/MEM.RegisterRd = ID/EX.RegisterRt))
and (MEM/WB.RegisterRd = ID/EX.RegisterRt)) Forward = 01