流水线处理器冲突问题

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流水线处理器

–取指（Fetch）

–译码分析（Decode）–执行

–存储器操作

–写回

Time (ps)

Instr Fetch

Instruction

Decode Read Reg

Execute

ALU

Memory Read / Write Write Reg

0100200300400500600

700

800

900

110012001300140015001600170018001900

1000Instr Fetch Instruction

Decode Read Reg

Execute ALU

Memory Read / Write Write Reg

Fetch Instruction

Decode Read Reg Execute ALU

Memory Read/Write Write Reg Fetch Instruction

Decode Read Reg Execute ALU Memory Read/Write Write

Reg

Fetch Instruction

Decode Read Reg Execute ALU

Memory Read/Write

Write Reg

Time (cycles)

lw $s2,40($0)

RF 40

$0RF

$s2

+

DM

RF $t2

$t1RF

$s3

+

DM

RF $s5

$s1RF

$s4

-

DM

RF $t6

$t5RF

$s5

&

DM

RF 20

$s1RF

$s6

+

DM

RF $t4

$t3RF

$s7

|

DM

add $s3, $t1, $t2sub $s4, $s1, $s5and $s5, $t5, $t6sw $s6, 20($s1)or $s7, $t3, $t4

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

add

IM

lw

sub

and

sw

or

–数据冲突–控制冲突

–化解冲突

Time (cycles)

$s0RF $s3

$s2RF

$s0

+

DM

RF $s1

$s0RF

$t0

&

DM

RF $s0

$s4RF

$t1

|

DM

RF $s5

$s0RF

$t2

-

DM

$s0$s0$s0and

IM

add

or

sub

Time RF $s3

$s2RF

$s0

+

DM

RF $s1

$s0RF

$t0

&

DM

RF $s0

$s4RF

$t1

|

DM

RF $s5

$s0RF

$t2

-

DM

and

IM

add

or

sub

RF

DM

nop

IM

RF

DM

nop

IM

Time RF $s3

$s2RF

$s0

+

DM

RF $s1

$s0RF

$t0

&

DM

RF $s0

$s4RF

$t1

|

DM

RF $s5

$s0RF

$t2

-

DM

and

IM

add

or

sub

Time

RF 40

$0RF

$s0

+

DM

RF $s1

$s0RF

$t0

&

DM

RF $s0

$s4RF

$t1

|

DM

RF $s5

$s0RF

$t2

-

DM

and

IM

lw

or

sub

Trouble!