假定采用“取指、译码取数、执行、访存、写回”这种五段流水线

[单选题]

下面是一段伪指令序列：

ADD R1 , R0, #20

LD R2 , 12 (R3)

ADD R4, R1, R 2

以上指令序列中，第1条和第2条指令分别与第3条指令发生数据相关。假定采用“取指、译码/取数、执行、访存、写回”这种五段流水线方式，那么不采用“定向技术”时需要在第三条指令前加入（）条nop指令才能使这段程序不发生数据冒险。

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PandKnight

对于经典五段流水线的数据相关问题，一般需要考察前后指令之间是否有寄存器写后读（顺序执行下，不会发生写后写或读后写的相关冲突，在乱序执行下才有可能发生）的问题。

关于数据相关的流水线问题，具体延迟几个周期与下列两个因素相关：

1. 是否能在同一周期内完成寄存器的读和写

2. 是否采用“转发/定向”（forward）技术

具体的讨论如下：

如果两者都为否定，那么应当至少延迟3个时钟周期。（下一条指令必须等到上一条指令完成写回后所需操作数才准备就绪）
如果能够在同一周期内完成寄存器的读和写，则上一条指令的“WB”段（写回）与下一条数据相关指令的“ID”（取操作数）可以安排在同一周期，此时至少延迟2个时钟周期。
如果更进一步，采用了“转发技术”，那么需要根据上一条指令的类型来进行区分：
- 若上一条指令为算术逻辑运算类指令，例如sub、add等等，结果操作数能够在“EX段获得的话，那么上一条指令在“EX”段（运算）运算的结果，可以直接转发到本条指令运算时的一端，从而时钟周期延迟为0。
- 若上一条指令为取数指令（ld），结果操作数必须等到访存阶段结束才能获得，那么至少需要延迟1个时钟周期。

一般情况下，我们默认能在同一周期内完成寄存器的读和写，是否支持“转发”技术题目一般也会给出，在本题中，是“能在同一周期内完成寄存器读写”和“不采用定向技术”的情况，很容易看到，指令三的源操作数是指令一、二的结果操作数，根据上述讨论应当停顿2个时钟周期。

发表于 2022-10-04 17:09:43 回复(0)

伟崽123

取址，译码，这两个可以先做起来

发表于 2019-12-01 19:06:50 回复(0)

噫~

应该是指令1和2都和第3条指令发生数据相关，所以两条后面都需要一条空指令作缓冲。

发表于 2019-07-12 07:40:20 回复(0)

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上传者：呼呼L

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