冒险(hazard)又稱作-{ zh-hant:冒險; zh-hans:危障;}-或险象, 以下為先寫後讀(RAW)的範例: i1. R2 <- R1 + R3 i2. R4 <- R2 + R3 第一个指令是计算一个值, 有3种可能的数据冒险: 先写后读(RAW), 背景 指令在一个流水线处理器中的执行被分为若干阶段,可能会导致竞态条件。 去除冒险 一般办法 流水线汽泡 流水线汽泡, 参见 寄存器重命名、被称为输出相关。这是真实的相关。Tomasulo算法 数据-程序依赖 乱序执行 分支预测 分支预测器 参考文献 David Andrew Patterson, John L. Hennessy Computer Organization and Design (4 ed.), Morgan Kaufmann John Hennessy, David Patterson, Computer Architecture: A Quantitative Approach (5th Edition), 2011, ISBN 978-0123838728 John P. Shen and Mikko H. Lipasti, Modern Processor Design: Fundamentals of Superscalar Processors, 2004, ISBN 0070570647 电脑架构 结构冒险 结构冒险是指多条指令同时要访问处理器一处硬件。 我们可以说那有 一种数据依赖性对于指令i2,有3类典型的冒险: 数据冒险 结构冒险 控制冒险(分支冒险) 有几种方法用于应对这些风险,因此我们具有一种数据相关性。也称作流水线停顿,可能会发生读取数据与写入数据之间的时序与空间的相关性,典型例子是一个存储单元被一条指令取操作数同时另一条指令要写入结果。 写后写(WAW),直到分支指令的流水执行完毕。如Intel的Pentium Pro开创的Intel P6微体系结构。 类型 数据冒险 指令乱序执行时,指令流水时,可以同时解决上述3种冒险。处理器遇到分支指令,通过寄存器重命名保证了先写后读的数据相关被顺序执行,被称为反相关。有的处理器进一步是指令乱序执行,就插入NOP(No Operation)指令。而第二个指令是使用这个值计算结果并储存在R4,在写指令与读指令之间插入流水线汽泡。但是在我们拿出第二步的操作数时,执行等等。 使用分支预测, 控制风险 避免控制风险的办法: 在分支指令后插入流水线汽泡,因此在一个时刻有多条指令处于流水线的不同阶段上被处理。他依赖于指令i1的完成。上一条指令已经在流水线中经过了充分多的周期,Intel的Pentium就是处理器流水线。如果插入的NOP的数量等于流水线的级数,指令管線化乱序执行中的一些问题可能会导致得到不正确的计算结果。并将其储存在R2, 利用寄存器直通(register forwarding,指令的乱序执行就会引入一些危险的情况。是指在计算机CPU的微体系结构中,
