Η διαδικασία, η οποία επιτρέπει σε μία εντολή να κινηθεί από το στάδιο αποκωδικοποίησής (ID) στο στάδιο εκτέλεσης (EX), ονομάζεται συνήθως διευθέτηση εντολής. Μία εντολή που έκανε αυτό το βήμα λέμε ότι διευθετήθηκε.

Στο σχήμα 1.5.2 συνοψίζουμε όλες τις περιπτώσεις κινδύνων δεδομένων που μπορεί να συναντήσουμε στη σωλήνωση.

Σχήμα 1.5.2 - Περιπτώσεις που το υλικό ανίχνευσης κινδύνων της σωλήνωσης μπορεί να αντιμετωπίσει, συγκρίνοντας τους προορισμούς και τις πηγές διαδοχικών εντολών. Αυτός ο πίνακας δείχνει πως η μόνη σύγκριση που χρειάζεται είναι μεταξύ του τελεστέου προορισμού μιας εντολής και των πηγαίων τελεστέων των δύο εντολών που έπονται. Στην περίπτωση μίας καθυστέρησης, οι εξαρτήσεις της σωλήνωσης θα μοιάζουν με την τρίτη περίπτωση, μόλις συνεχιστεί η εκτέλεση.

Όταν ένας κίνδυνος ανιχνευθεί τότε:

• Η μονάδα ελέγχου πρέπει να εισάγει την καθυστέρηση της σωλήνωσης και να εμποδίσει τις εντολές που βρίσκονται στο IF ή στο στάδιο ID να προχωρήσουν.
• Επειδή όλες οι πληροφορίες ελέγχου μεταφέρονται στους καταχωρητές σωλήνωσης, αρκεί όταν ανιχνεύσουμε ένα κίνδυνο, να αλλάξουμε το τμήμα ελέγχου του ID/EX καταχωρητή σωλήνωσης σε μηδενικά, ώστε να έχουμε μια no-operation εντολή.
• Το περιεχόμενο του καταχωρητή IF/ID φυλάσσεται, ώστε να κρατήσουμε την καθυστερούμενη εντολή.

Η εφαρμογή της λογικής της προώθησης είναι παρόμοια, παρότι υπάρχουν περισσότερες περιπτώσεις που πρέπει να λάβουμε υπόψη μας.
Όλη η προώθηση γίνεται από:

Έτσι μπορούμε να εφαρμόσουμε την προώθηση με μια σύγκριση των καταχωρητών προορισμού του IR που περιέχονται στα EX/MEM και MEM/WB στάδια, ως προς τους πηγαίους καταχωρητές του IR που περιέχονται στους ID/EX και EX/MEM καταχωρητές.

Από την άλλη μεριά, με τους συγκριτές και τη συνδιαστική λογική που χρειαζόμαστε για να καθορίσουμε πότε ένα μονοπάτι προώθησης πρέπει να ενεργοποιηθεί, είναι αναγκαίο:

• να μεγαλώσουμε τους πολυπλέκτες στις εισόδους της ALU
• να προσθέσουμε τις συνδέσεις από τους καταχωρητές σωλήνωσης που χρησιμοποιούνται για προώθηση των αποτελεσμάτων.

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 3

Να περιγράψετε συνοπτικά τις λειτουργίες που ακολουθούν την ανίχνευση ενός κινδύνου, ο οποίος δεν αντιμετωπίζεται με την τεχνική της προώθησης.

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 4

Έστω ο κώδικας ο οποίος πρόκειται να υλοποιηθεί με την τεχνική της σωλήνωσης:

LW R24, 0(R16)
LW R25, 4(R16)
SLT R8, R25, R24

· Να περιγράψετε την εκτέλεση των εντολών.
· Να εντοπίσετε που προκύπτουν κίνδυνοι δεδομένων.
· Να προτείνετε τρόπους αντιμετώπισης των κινδύνων δεδομένων και να αιτιολογήσετε την απάντησή σας.

 

ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑΣ 4