流水線中的相關(存儲版)
【正文】 前部寫結(jié)果。 流水線中的相關 28／ 63 5．對數(shù)據(jù)相關的編譯調(diào)度方法 (1) 流水線中常常會遇到許多種類型的暫停 例如，按通常的代碼生成模式，表達式 A＝ B＋ C的代碼會導致暫停 流水線中的相關 A＝ B＋ C的代碼會導致暫停 30／ 63 (3) 舉例： 例 請為下列表達式生成沒有暫停的 DLX 指令序列： a＝ b＋ c ； d＝ e－ f ； 假設載入延遲為 1個時鐘周期。 流水線中的相關 ◆ 在 ID段檢測是否需要啟動 Load互鎖需要進行 三種比較 36／ 63 ◆ 當檢測到相關后，控制部件必須在流水線中 插入暫停周期，并使 IF和 ID段中的指令停止 前進。 改進后流水線的分支操作 （表 ） 流水線中的相關 流 水 段 分 支 指 令 操 作 IF ID EX IF/ ← Mem[PC]。 MEM WB 表 改進后流水線的分支操作 (動畫演示 ) (動畫演示 ) 45／ 63 二、程序中分支的行為特點 1. 各種能改變 PC值的指令的執(zhí)行頻度 （ SPEC基準程序， DLX上執(zhí)行） ◆ 條件分支 整數(shù)程序： 14％～ 15％ 浮點程序： 3％～ 12％ 向前分支與向后分支的比： 3∶1 ◆ 無條件分支 絕大多數(shù)： ≤ 4％ 流水線中的相關 47／ 63 2． 條件分支轉(zhuǎn)移成功的概率 ◆ 平均值 整數(shù)程序 向前： 13％ 無條件： 4％ 向后： 3％ 浮點程序 向前： 7％ 無條件： 1％ 向右： 3％ 所有條件分支： 67％ 向前： 60％ 向后： 85％ （向后分支一般形成循環(huán)） 流水線中的相關 48／ 63 流水線中的相關 49／ 63 三、減少流水線分支損失的方法 （４種簡單的靜態(tài)方法，編譯時預測） 1. “凍結(jié) ” 或 “ 排空 ” 流水線 在流水線中停住或刪除分支后的指令， 直到知道轉(zhuǎn)移目標地址。 流水線中的相關 53／ 63 4. 延遲分支 (delayed branch) (1) 基本概念 把分支開銷為 n 的分支指令看成是延遲長 度為 n 的分支指令，其后緊跟有 n 個延遲槽。 任何情況 分支成功時 (但由于復制指令，有 可能會增大程序空間 ) 分支失敗時 ◆ 三種方法的要求及效果 59／ 63 ? 對放入延遲槽的指令有限制 ? 編譯器預測分支是否成功的能力 ◆ 延遲分支調(diào)度受到的限制 ◆ 進一步改進：引入 “ 取消分支 ” 若預測方向正確，正常執(zhí)行延遲槽中的指令； 否則，將之變?yōu)?noop指令。 ◆ 起作用的前題：先知道分支目標地址，后知 道分支是否成功
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