MIPS 管道转发（双重数据危险）

Question

在帕特森和Hennessy Book：

但这不能作为 EX 危险来处理吗：

为什么转发是在MEM阶段进行的？又如何呢？有 1 个停顿（对于第二次添加，我将需要下一个 EX 中的 EX 结果）？

Answer 1

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

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

EX 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 以使公式更短

MEM 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，介于（第一和第三）和（第二和第三）同时：

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

或（问题周期在顶部和底部标有 **）

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

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

让我们修改 MEM 危险的转发条件以处理“双重”数据危险

 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

或使用 EX_h_* 的短记录进行相同操作，

 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；如果没有从 EX/MEM 管道寄存器转发到相同的输入操作数。

或者同样

不要尝试从 MEM/WB 转发到 EX；如果已经有来自 EX/MEM 的更新结果的转发。

我将尝试说明：

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，原始规则将规定第一条指令中的 A' 和第二条指令中的 A'' 都应转发（但多路复用器不能同时从两个来源获取）。并且 MEM 危险条件的修改表明，如果存在较新的 A'' 的主动转发，则不应尝试转发 A'。

所以; 你的图是对的， 将会有2个EX Hazards转发；但如果已经存在活动的 EX 危险转发，则不应尝试 MEM 危险转发。

Answer 2

这显然是本书第四版中的一个错误（其中括号不平衡）。奇怪的是，这本书的最新版本（修订版第四版）添加了一个缺失的结束语“）”，但是......最终得到了一个不正确的条件仍然：

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