实现条件跳转时如何在流水线中查找指令

Question

我在准备考试时遇到了一个问题。问题是

在回答以下关于在 class 中提出的 5 阶段流水线中条件跳转的实现问题时，请考虑以下 y86 代码片段，阶段 F， D、E、M、WB。

1: irmovq , %rsi
2: irmovq , %r9
3: jmp label1
4: label2: addq %rsi, %r10
5: label1: subq %r9, %rsi
6: jne label2
7: andq %rbx, %rdx
8: irmovq , %r10
9: halt

一个。当jne指令完成F阶段后，下一条指令的地址在处理器中是否可用？圈一个

                     YES                 NO

b。如果处理器假定条件跳转为TAKEN，那么当jne指令完成F阶段时，下一条指令的地址在哪个流水线内部寄存器（变量）中？圈一个 icode ifun rA rB valC valP valM valE

c。如果处理器假定条件跳转为NOT TAKEN，那么当jne指令完成F阶段时，下一条指令的地址在哪个流水线内部寄存器（变量）中？圈一个

            icode  ifun  rA  rB  valC  valP  valM  valE

d。在哪个阶段之后流水线会知道是否应该进行条件跳转？圈出正确的阶段

                      F D E M WB

我有答案不解释答案如下：

1) 是

2) valC

3) valP

4) E

有人能解释一下这个过程吗？我要考试了，我真的需要帮助.

Answer 1

After which stage will the pipeline know whether the conditional jump should be taken or not? Circle the correct stage

一些有序流水线 CPUs 可能会在解码阶段处理分支 taken/not-taken，使其在流水线中只有 1 个周期的气泡。（更新：我以前认为经典 MIPS 可以做到这一点，但实际上它实现了 1 个周期的分支延迟, evaluating the branch condition in the first half-cycle of EXEC, still letting it fully hide the control dependency / hazard: https://en.wikipedia.org/wiki/Classic_RISC_pipeline#Control_hazards）。

在分支到达执行之前停止或推测的设计也是可行的，但性能较低。

所以这个问题似乎无法回答，除非您对 y86 经典 5 级流水线的设计方式有其他线索。

在解码中解决分支方向需要标志更快准备好，因此 cmp 或 sub 后跟 jcc 总是会导致数据依赖性停顿。检查标志甚至比检查寄存器在解码需要检查哪个寄存器并从寄存器文件中读取它更容易。（MIPS 没有标志；它有像 beq $t1, $t2, target 这样的指令在相等时分支（这可以用比减法更少的延迟完成），或 bltz $t1, target 检查一个 reg 的符号位。

在你刚刚计算的东西上分支时，这往往会导致额外的停顿，这就是为什么 MIPS 我没有那样做：

我不确定是否有真正的 CPU 在解码过程中决定了分支方向；这似乎有问题，可能只是我在某个时候对 MIPS I 产生的误解。但至少理论上是可以的。

实现条件跳转时如何在流水线中查找指令

How to find an instruction in a pipe line in while implementing conditional jump

assembly

pipeline

y86