#assembly #mips #pipeline #cpu-architecture #branch-prediction
Вопрос:
Я работаю над проблемой в теме процессоров. Эта проблема содержится в книге, название которой «Компьютерная организация и дизайн (6-е издание)». Проблема заключается в следующем: 
Очевидно, что эта проблема связана с предсказателем ветвления, и требование для этой проблемы состоит в том, чтобы нарисовать диаграмму выполнения для каждого случая «взято» и «не взято», как указано в коде.
И вот ответ на вопрос 4.14.1 и 4.14.2: 
Проблема кроется в ответе. Когда я читал о прогнозе для ветвей в MIPS, я подумал, что диаграмма будет другой. Для получения более подробной информации:
- В задаче 4.14.1 первая условная ветвь «не занята» в порядке, потому что нет слота задержки (как предположение), следующая выборка инструкций происходит только тогда, когда
EXвыполняется этап ветвления. Тем не менее, за следующей условной ветвью (beq r3, r0, label1) немедленно следует другая условная ветвь (beq r2, r0, label2), которая, я думаю, противоречит требованиям проблемы. Более того,sw r1, 0(r2)инструкция также следует условной ветви. Почему здесь так много конфликтов? Для получения более подробной информации о том, как филиалbeq r2, r0, label2может сразу определить, что следующая инструкцияbeq r3, r0, label1даже если он не сталкиваетсяEXсо стадией, которая конфликтует с первым случаем, которыйlw r3, 0(r2)должен подождать, покаEXне будет завершена предыдущая инструкция. - Эта проблема (проблема 4.14.2) немного отличается от предыдущей. В этой задаче используются слоты задержки, которые генерируют код, как в ответе. Это нормально для первой условной ветви (
beq r2, r0, label2), которая «к счастью» не взята, поэтомуlw r3, 0(r2)она не отбрасывается и продолжает свое выполнение. Однако я не могу понять, что следующая условная ветвь (beq r3, r0, label1) ДОЛЖНА быть получена в такте 6 вместо 5. Здесь что-то не так? - Я обнаружил, что в случае неиспользования слотов задержки выбор того, будет ли взята ветвь или нет, делается до завершения
EXэтапа. Это отличается в случае использования слотов задержки, которые могут быть выполнены параллельноEXэтапу инструкции ветвления. Является ли это уместным наблюдением? Если нет, можете ли вы дать мне дополнительные объяснения разницы между использованием и неиспользованием слотов задержки?
Я также посмотрел несколько видео, и это не дало мне должного объяснения. Поэтому я надеюсь, что вы сможете помочь мне разобраться в этой проблеме. Я с нетерпением жду ваших ответов. Если у вас есть какая-либо недостающая информация об этой проблеме, пожалуйста, сообщите мне.
Комментарии:
1. 1) Я не вижу конфликтов. Ветви, которые вы упоминаете, выполняются в таком порядке, если нет слотов задержки.
2. «что противоречит требованиям проблемы» — в чем заключаются конфликты? Предсказатель ошибается в первой ветви, поэтому он должен очистить конвейер (это не проиллюстрировано, но его эффект виден в следующей инструкции, начинающейся после выхода из ветви). Однако, когда предсказатель корректен, он может выполнять инструкцию за инструкцией без промывки конвейера, и в этом суть предсказателя.
3. @Jester Я обновил свои проблемы в 1 и 2. Вы можете рассмотреть мои мысли
4. @ErikEidt Конфликты были обновлены в моих проблемах. Вы можете рассмотреть более подробно в разделах 1 и 2 в разделе мои проблемы
5. Хорошо, обычно (и без задержек) мы ожидаем, что следующая инструкция после ветви будет либо следующей последовательной инструкцией, либо целью ветви, в зависимости от состояния ветви. С помощью слота задержки 1-я инструкция после ветви, которая находится «в слоте задержки», полностью завершается до выбора ветви или не ветви. Эта инструкция 1-го после всегда выполняется, поэтому никогда не отменяется как часть неправильного толкования. Таким образом, последовательность инструкций по-прежнему зависит от того, занята ветвь или нет, но ветвь откладывается до тех пор, пока не будет выполнена следующая последовательная инструкция.