rename--超标量处理器的实现

2023-12-06 20:44
文章标签 实现 处理器 超标 rename

本文主要是介绍rename--超标量处理器的实现,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

对于Dest = Srel op Src2这样的指令来说,寄存器重命名的过程如下。
(1) 从重命名映射表(RAT)中找到Srcl和Src2对应的物理寄存器Psrcl和Psrc2;(这里会不会存在找不到的场景?一定会先load再使用?)

(2) 从空闲列表(free list)中找到一个空闲的物理寄存器Pdest,将其作为指令的目的寄存器Dest对应的物理寄存器;

(3)将逻辑寄存器Dest和物理寄存器Pdest 的映射关系写到重命名映射表(RAT)中,这样在之后使用Dest作为源寄存器的指令就可以查找到这个映射关系了;


指令相关性对重命名的影响

存在如下相关性:RAW,WAW,WAR;

ϒ⁄ 不存在相关性时


ϒ⁄ 源寄存器:从RAT中找对应的物理寄存器;
ϒ⁄ 目的寄存器:
⭘🡽 从RAT中找之前的映射关系;
⭘🡽 从free list中,找空闲的物理寄存器编号;
⭘🡽 将最新的映射关系,写入RAT中;


ϒ⁄ 解决RAW相关性


⭘🡽 如图,对于R5=R6XR1, R1查询RAT结果为P25;
⭘🡽 本时钟周期内,R1又被重新分配到P31;
⭘🡽 此时,不能使用P25,应该使用P31;

因此,需要有一种检查机制,专门对一个周期内,重命名的所有指令进行RAW相关性检查;
ϒ⁄ 重命名阶段,指令仍然是in-order的,因此只需要将每条指令的源寄存器标号,与之前指令的目的寄存器编号进行比较即可;


ϒ⁄ 解决WAR相关性
分为两部分,需要对RAT和ROB的写入过程进行处理;

ϒ⁄ 写RAT进行检查
⭘🡽 规则:只有罪行的那条指令额映射关系,才允许写入到RAT;
⭘🡽 实现:WAW相关性检查模块
o 对于每条指令来说,都要将它的目的寄存器和后面所有指令的目的寄存器进行比较,如果发现存在相等的情况,则说明本条指令不应该更新RAT,通过这种方法就可以完成WAW相关性的检查。

ϒ⁄ 写ROB进行检查
⭘🡽 规则:如果有WAW相关,那么新指令对应的旧的物理寄存器,不再是RAT中查询得到的,而是来自于旧的指令;

ϒ⁄ 第一条指令(inst0)之前已经没有指令,所以这条指令对应的旧的映射关系只能是来自于 RAT;
ϒ⁄ 第二条指令(inst1)的目的寄存器(dst1)需要和它之前的目的寄存器(dst0)进行比较,如果相等,则这个目的寄存器对应的旧的物理寄存器不是来自于RAT输出的值,而是来自于它之前的指令中的目的寄存器(FLO);
ϒ⁄ 第三条指令(inst2)的目的寄存器(dst2)需要和它之前的目的寄存器(dst0、dstl)进行比较,如果存在相等的情况,则这个目的寄存器对应的旧的物理寄存器不是来自于RAT输出的值,而是来自于它之前的指令中的某个目的寄存器(FLO或FL1);
ϒ⁄ 最后一条指令(inst3)的目的寄存器(dst3)需要和它之前的所有目的寄存器(dst0、dstl、dst2)进行比较,如果存在相等的情况,则这个目的寄存器对应的旧的物理寄存器不是来自于RAT输出的值,而是来自于它之前的指令中的某个目的寄存器(FLO,FL1或FL2)。


 

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http://www.chinasem.cn/article/463251

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