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MIPSでNOPとストールを使用する場合の違いは何ですか

ストールの代わりにNOPを使用するとどのような違いがありますか。パイプライン化の場合、どちらもたまたま同じタスクを実行します。理解できない

mips32
7
StevieG

用語が混乱していると思います。

データハザード（命令の処理に必要なデータがまだ利用できない状況。NOPは副作用のない単なる命令です）を解決するために、プロセッサによってストールがパイプラインに注入されます。

屋台

5パイプラインステージを思い出してください クラシックRISCパイプライン ：

  1. IF-命令フェッチ（メモリから次の命令をフェッチします）
  2. ID-命令デコード（これがどの命令であり、オペランドが何であるかを把握します）
  3. EX-実行（アクションを実行）
  4. MEM-メモリアクセス（メモリへの保存またはメモリからの読み取り）
  5. WB-ライトバック（結果をレジスタに書き戻す）

コードスニペットについて考えてみましょう。

add $t0, $t1, $t1
sub $t2, $t0, $t0

ここから、2番目の命令が最初の命令の結果に依存していることは明らかです。これは データハザード ：書き込み後の読み取り（RAW）; a真の依存関係。

subはEXフェーズ中にaddの値を必要としますが、addはMEMフェーズにのみ存在し、値はWBフェーズまで使用できません。

+------------------------------+----+----+----+-----+----+---+---+---+---+
|                              |         CPU Cycles                      |
+------------------------------+----+----+----+-----+----+---+---+---+---+
|         Instruction          | 1  | 2  | 3  | 4   | 5  | 6 | 7 | 8 | 9 |
+------------------------------------------------------------------------+
|       0 | add $t0, $t1, $t1  | IF | ID | EX | MEM | WB |   |   |   |   |
|       1 | sub $t2, $t0, $t0  |    | IF | ID | EX  |    |   |   |   |   |
+---------+--------------------+----+----+----+-----+----+---+---+---+---+

1つの解決策 この問題の解決策は、データが利用可能になるまで、プロセッサがストールまたはバブルパイプラインストールを挿入することです。

+------------------------------+----+----+----+-----+----+----+-----+---+----+
|                              |         CPU Cycles                          |
+------------------------------+----+----+----+-----+----+----+-----+----+---+
|         Instruction          | 1  | 2  | 3  | 4   | 5  | 6  | 7   | 8  | 9 |
+----------------------------------------------------------------------------+
|        0 | add $t0, $t1, $t1 | IF | ID | EX | MEM | WB |    |     |    |   |
|        1 | sub $t2, $t0, $t0 |    | IF | ID | S   | S  | EX | MEM | WB |   |
+----------+-------------------+----+----+----+-----+----+---+---+---+-------+

NOP

NOPは、何もしない（副作用がない）命令です。 MIPSアセンブラは多くの場合nop命令をサポートしますが、 MIPSではこれはsll $zero $zero 0と同等です。

この命令は、パイプラインの5つのステージすべてを使用します。最も一般的には、ジャンプまたはブランチの ブランチ遅延スロット を埋めるために使用されますが、そのスロットで実行できる有用なものは他にありません。

j label
nop # nothing useful to put here

MIPSシミュレーターを使用している場合、これを確認するには、分岐遅延スロットシミュレーションを有効にする必要があります。 （たとえば、spimでは-delayed_branches引数を使用します）

12
Konrad Lindenbach