指令流水线影响因素分类

Posted 2021-06-30 流楚丶格念

文章目录

• 影响指令流水线的因素
• • 1. 结构相关（资源冲突）
  • • 解决办法：
  • 2. 数据相关（数据冲突）
  • • 解决办法：
  • 3. 控制相关（控制冲突）
  • • 解决办法：

影响指令流水线的因素

1. 结构相关（资源冲突）

由于多条指令在同一时刻争用同一资源而形成的冲突称为结构相关。

解决办法：

1. 后一相关指令暂停一周期

2. 资源重复配置：
   数据存储器+指令存储器

2. 数据相关（数据冲突）

数据相关指在一个程序中，存在必须等前一条指令执行完才能执行后一条指令的情况，则这两条指令即为数据相关。

解决办法：

1. 把遇到数据相关的指令及其后续指令都暂停一至几个时钟周期，直到数据相关问题消失后再继续执行。可分为硬件阻塞(stall)和软件插 入“NOP”两种方法。

2. 数据旁路技术。

3. 编译优化：通过编译器调 整指令顺序来解决数据相关。

3. 控制相关（控制冲突）

当流水线遇到转移指令和其他改变PC值的指令而造成断流时，会引起控制相关。

解决办法：

1. 尽早判别转移是否发生，尽早生成转移目标地址

2. 预取转移成功和不成功两个控制流方向上的目标指令

3. 加快和提前形成条件码

4. 提高转移方向的猜准率