绘制5阶段流水线图时如何绘制数据依赖等待？

Question

绘制5阶段流水线图时如何绘制数据依赖等待？我的回答正确吗？

说明

1. ADD X, Y, Y
2. ADD Z, Y, X
3. SUB V, X, W
4. ADD Z, Z, V

这是流水线图

我的管道图正确吗？

Answer 1

我假设指令格式是op <dest>, <src1>, <src2>

我们可以显式地跟踪依赖关系

1. ADD X, Y, Y    Depends on: Y     Produces: X
2. ADD Z, Y, X    Depends on: Y, X  Produces: Z
3. SUB V, X, W    Depends on: X, W  Produces: V
4. ADD Z, Z, V    Depends on: Z, V  Produces: Z

知道没有操作数转发，指令i只能在jj的结果/em> 完成 WR 阶段。

ADD X, Y, Y 依赖于 Y 但没有指令产生它，它已经准备好了。因此，它可以在获取和解码后立即开始执行。
所以它从第 1 周期开始，在第 5 周期结束

ADD Z, Y, X 会在获取单元空闲时立即获取，这发生在周期 2。然后在解码单元空闲后立即解码，在周期 3。
它不能在第 4 周期之后立即执行，因为它依赖于 Y 和 X，后者由指令 1 生成，因此仅在第 6 周期可用。
注意这里停止的阶段不是IF而是ID。正是这一阶段被阻止在下一个阶段移动数据。想象一下每个阶段之间都有一个锁存器。
IF 可以在下一个周期开始获取新指令，但直到 ID 才能完成（即也必须停止）允许写入它的输出（否则 ID 的输入会改变，它的输出也会改变）。

SUB V, X, W 可以在周期 3 获取，因为指令 2 的获取在周期 3 结束，因此获取单元是空闲的。
然而，获取单元不能将结果写入它自己和解码单元之间的锁存器中，因为解码单元被停止并且必须保持其当前输入值（否则解码会改变）。
所以读取也必须停止，直到解码单元在周期 6 写入其输出锁存器。
因此，解码可以从第 6 周期开始。
指令依赖于X和W，前者在第6周期可用，后者从第1周期开始；因此 EX 可以在 ID 之后开始，即在第 7 个周期。

ADD Z, Z, V 可以在第 6 周期开始获取，此时获取单元已将其结果写入到解码单元的锁存器。
执行只能在周期 10 开始，因为该指令依赖于指令 3 在周期 10 产生的 V。
对 Z 的依赖不是问题，因为该数据在第 9 周期可用。