时间戳

首页 > 解决方案 > 关于 MIPS 中 beq 的数据危害和转发？

assembly - 关于 MIPS 中 beq 的数据危害和转发？

问题描述

为什么第一个add需要转发？

                    # stage:
add $1, $2, $3      # WB
add $4, $5, $6      # MEM
nop                 # EX
beq $1, $4, target  # ID

既然beq需要$1，如果第一个add即将执行WB-stage，那是不是因为ID-stage不需要转发beq，即将读取寄存器文件？beq我的书说需要转发之前的第二条和第三条指令以避免数据危险。

编辑：我在此链接幻灯片第 11 页上找到了我的意思；另一张幻灯片通过另一种技术特殊硬件解决了我的另一个困惑，即第一个add不需要，幻灯片第 58 页。

标签： assemblymipscpu-architecturemips32cpu-hazard

解决方案

在同步数字系统中，在一个周期内，有两个不同的阶段。在第一阶段，通过运算符读取和转换操作数。在第二阶段，结果数据被写入寄存器。根据实现的不同，这些阶段可以对应于前半个周期和后半个周期，或者对应于整个周期和时钟的上升沿。

在任何一种情况下，重要的方面是可以读取（在第一阶段）和修改（最后）相同的寄存器。这就是为什么可以执行以下操作的原因

pc <= pc+4

在一个周期内。

在你提出的问题中，这正是发生的事情。

那个行动

  add $1, $2, $3      # WB

将在第一阶段读取带有结果的流水线寄存器，并在周期结束时写入 $1。尽管

 beq $1, $4, target  # ID

将在第一阶段读取 $1 和 $4 并在循环结束时将结果写入 ppline 寄存器。因此，在没有转发的情况下，将写入之前的 $1 值。

（根据下面的评论编辑）

所有这些解释都是正确的，分支是用标准硬件处理的。在这种情况下，比较由 ALU 在“EX”阶段完成，PC 在此阶段结束时更新。

但这会导致两个周期的分支惩罚。为了减少这种损失，可以添加硬件来在 ID 阶段执行比较。在这种情况下，如果比较需要计算一个值（在您的示例中为 $1），则需要停顿。

推荐阅读