三通超标量管道中的危险

Question

通过与超标量架构相关的练习，我正在按照自己的方式工作。我需要一些帮助来概念化这个问题的答案：

“如果您对寄存器重命名器必须做什么感到困惑，请返回您正在执行的汇编代码，并问问自己必须发生什么才能获得正确的结果。例如，考虑一个三路超标量机器同时重命名这三个指令：

ADDI R1, R1, R1
ADDI R1, R1, R1
ADDI R1, R1, R1

如果R1的值一开始是5，那么这个序列执行完后它的值应该是多少？”

我可以看到，好吧，R1 的最终值应该是 40。但是，三路超标量机器如何达到这个答案？如果我理解正确的话，在这个三路超标量流水线中，这三个指令将被并行获取。意思是，你从一开始就会有危险，对吧？我应该如何概念化这个问题的答案？

编辑 1：在解码这些指令时，三路超标量机器必须执行寄存器重命名以获得以下指令集，正确：

  ADDI R1, R2, R3
  ADDI R4, R5, R6
  ADDI R1, R2, R3

Answer 1

简单地说，您将无法同时执行这些说明。然而，这个例子的目标似乎与冒险无关（即 - 检测这些指令是相互依赖的，并且必须以足够的停顿顺序执行），它是关于 重命名 - 它用于表明单个逻辑寄存器 (R1) 将在流水线中同时运行多个物理“版本”。原来的值为 5（我们称之为“p1”），但您还需要为第一个 ADD（“p2”）的结果分配一个，用作第二个的源，然后再一次对于第二条和第三条 ADD 指令（“p3”和“p4”）的结果。

由于此处理器解码并尝试同时发出这 3 条指令，您可以看到您不能只将 R1 作为所有指令的源 - 这会阻止它们中的每一个使用正确的计算中间值，所以您需要重命名它们。重要的部分是我们称之为 p1..p4 的它们可以同时分配，并且在发布时就会知道依赖关系 - 早在它们中的每一个都被结果填充之前。这实质上将前端与执行后端分离，这对于现代 CPU 的性能灵活性很重要，因为您可能在任何地方都存在瓶颈。