assembly - MIPS 中分支指令的 NOPS 数

Question

我们最近在电路课上讨论单周期和流水线处理器时讨论了 NOP。如果我们有以下代码:

add $t1, $t2, $t3
sub $t4, $t1, $t0

由于$t1，存在数据危险。在没有数据危险检测单元的流水线处理器中，在$t1的更新值被写回寄存器之前，子指令使用旧值——因此存在数据危险。如果我们添加 2 个 NOPS，那么我们就可以解决这个问题，或者，如果有数据危险检测单元，我们可以在执行阶段之后将结果转发给 $t1。

但是如果我们有分支指令怎么办？例如:

add $t1, $t2, $t3
beq $t0, $t1, Label

如果我们不能使用转发，我们是否还要在此处添加 2 个 NOPS？

Answer 1

在没有分支预测的标准流水线 MIPS 处理器中，beq 的相等性测试是在 ALU 中执行的，即在 EX 阶段 — 这意味着它受到相同的 ALU 的约束 -> ALU 危险和相同的旁路可以减轻这种危险。

(这并没有说明分支指令之后可能发生的管道重新填充停顿，来自已采取或错误预测的分支，而只是说明了您所显示的数据依赖性的延迟。)

如果理论上的处理器是流水线式的，但没有危险保护(旁路或延迟)，则需要与第一个场景相同的 2 个 nop。