- 第一张图没有使用前递,第二张图使用前递,chatgpt分析第二张图
这张图展示了一个流水线的执行过程,其中存在读后写(RAW)数据冒险。我们可以通过**前递(Forwarding)**技术来解决这个数据冒险,减少或消除流水线的暂停(Stall),从而提高执行效率。
分析图中的数据冒险
- 指令1:
ld r2, 20(r0)
从内存加载数据到寄存器r2
。 - 指令2:
dadd r4, r2, r3
使用寄存器r2
和r3
的值进行加法,并将结果存储到寄存器r4
。
在这张图中:
ld
指令在Mem
阶段完成了对r2
的值加载,而dadd
指令在ID
阶段需要使用r2
的值。- 由于
r2
的数据在ld
指令的Mem
阶段才准备好,而dadd
指令需要在EX
阶段使用它,因此出现了数据冒险,导致了一个周期的暂停。
使用前递解决冒险
前递技术可以在 ld
指令的 Mem
阶段结束时,直接将 r2
的值转发到 dadd
指令的 EX
阶段,而不必等到 ld
指令的 WB
阶段完成后再使用。这样可以消除 dadd
指令的暂停。
前递后的执行过程
在应用前递后:
ld r2, 20(r0)
在Mem
阶段完成数据加载后,直接将r2
的值通过前递路径传递给dadd
指令。dadd r4, r2, r3
在EX
阶段可以立即获得r2
的值,无需等待ld
指令写回完成。
这样,流水线可以消除暂停周期,使得 dadd
指令能够在前一指令的数据准备好后立即执行。这种直接的数据转发方式提高了流水线的效率。
总结
- 前递使得
dadd
指令可以在EX
阶段直接使用r2
的值,避免了因数据冒险导致的暂停。 - 通过在
ld
指令的Mem
阶段和dadd
指令的EX
阶段之间直接传递数据,流水线能够连续执行而不需要停顿,从而提高了执行速度。
因此,通过前递技术,可以有效地解决图中的数据冒险问题,让流水线更高效地工作。
- 代码来源 从零开始写riscv处理器(五)数据冒险:停顿与前递