浙江工商大學計算機體系結構第章 指令級并行及其開發(fā)

第2章指令級并行及其開發(fā)指令級并行概念支持指令級并行的基本編譯技術

預測技術動態(tài)調度基于硬件的推測多發(fā)射技術指令傳送和推測高級技術

2.1指令級并行概念指令級并行（ILP，instruction-levelparallelism）

產生于80年代中期，處理器采用流水線方式使指令的執(zhí)行可以重疊進行，可以將指令間的關系看做是并行的，指令間潛在的重疊稱為~

指令級并行方法分為兩類：一種依賴于硬件，動態(tài)地發(fā)現(xiàn)和開發(fā)指令級并行；另一種依賴于軟件技術，在編譯階段靜態(tài)地發(fā)現(xiàn)并行。前一種占主導地位，后一種局限于科學或特定領域。2.1指令級并行概念循環(huán)級并行

為了提高指令級并行，最常用的方法是將一個循環(huán)中的各次迭代并行執(zhí)行，通常將這類并行稱為循環(huán)級并行。

在循環(huán)中，每個迭代可以與其他任何一次迭代重疊執(zhí)行，在每次迭代內部沒有重疊。2.1指令級并行概念數(shù)據(jù)相關和冒險

要判斷一段程序蘊含多少并行度，判斷指令的相關性是一個關鍵問題，特別是在開發(fā)指令級并行時必須明確哪些指令是可以并行執(zhí)行的。

兩條指令是并行的是指流水線有充足資源的情況下，這兩條指令可以在任意深度的流水線上并行執(zhí)行而不會產生停頓。

兩條指令是相關的，是指它們只能以順序的方式執(zhí)行，盡管它們之間只存在部分重疊。2.1指令級并行概念數(shù)據(jù)相關

相關有三種不同的類型：數(shù)據(jù)相關、名字相關和控制相關

數(shù)據(jù)相關，也稱為真數(shù)據(jù)相關，比如有兩條指令j和i，指令j可能會引用指令i的結果或指令j數(shù)據(jù)相關于指令K，而指令k數(shù)據(jù)相關于指令i，則稱指令j數(shù)據(jù)相關于指令i2.1指令級并行概念數(shù)據(jù)相關

數(shù)據(jù)相關的兩條指令是不能同時執(zhí)行或完全重疊的，相關意味著在兩條指令之間可能可能存在一條由一個或多個數(shù)據(jù)冒險組成的相關鏈（見附錄A）；同時執(zhí)行數(shù)據(jù)相關的指令會使內部互鎖流水線的處理器檢測到冒險，造成停頓，從而減小甚至消除指令間的重疊度數(shù)據(jù)相關傳遞三方面的信息：1）數(shù)據(jù)相關表明存在冒險的可能，2）數(shù)據(jù)相關決定了必須遵循的執(zhí)行順序，3）數(shù)據(jù)相關決定了可以達到并行度的上限2.1指令級并行概念名字相關

名字相關發(fā)生在使用相同存儲器或存儲單元（稱為名字）的兩條指令之間，但名字相關的指令間不存在數(shù)據(jù)流，名字相關有兩種類型（假設指令i位于指令j之前）：1、反相關

指令i讀一個寄存器或存儲單元，而指令j寫該寄存器或存儲單元，必須保護原始的指令執(zhí)行順序。2、輸出相關

指令i和指令j寫相同的寄存器時，為了保證該寄存器的值最后是由指令j寫入的，必須保護指令的執(zhí)行順序。2.1指令級并行概念控制相關

控制相關決定了于轉移指令有關的指令的執(zhí)行順序，從而使與轉移有關的指令只在應當被執(zhí)行時按程序順序執(zhí)行，最簡單的控制相關例子：

ifp1{S1;}ifp2{S2;}

2.1指令級并行概念控制相關

控制相關會帶來兩類限制：1、與某一轉移相關的指令不能被移動到該轉移之前，這樣的移動會使指令的執(zhí)行不再受控于該轉移，比如不能將if語句的then部分中的指令移動到if語句之前

2、與某一轉移相關的指令不能被移動到該轉移之后，這樣的移動會使指令的執(zhí)行受到該轉移的控制，不能將if語句之前的指令移動到受控于該if語句的then部分中

2.客1指令豬級并棋行概饞念數(shù)據(jù)灣冒險依據(jù)有指令禁讀寫申順序錢，數(shù)箱據(jù)冒默險可轉以分舒為三致類，省寫后拋讀、挨寫后調寫、衰讀后惕寫。寫后畝讀（Ｒ盆ＡＷ鞏）J試圖襖在i寫一存?zhèn)€數(shù)劑據(jù)之繁前讀到取它，這短時j將錯誤壘地讀拒出舊不值，Ｒ豬ＡＷ吃是最哭常見患的冒列險類筐型，引它對催應于念真實漿的數(shù)杠據(jù)相島關寫后液寫（WA抬W）J試圖糾在i寫一瓦個數(shù)崖?lián)骨皩懘苍摂?shù)朗據(jù)，這先時，辯如果仰執(zhí)行燦順序礦錯誤烤，那梨么當伏寫操腥作結戚束時遭，留紅下的尺值將菜是i寫的捕結果暑，而擔程序姥的本塵意是恭留下j寫的把值2.脅1指令寫級并般行概踏念數(shù)據(jù)畏冒險讀后賊寫（WA碎R）J試圖貢在i讀一或個數(shù)打據(jù)之粥前寫胡該數(shù)犬據(jù)，這億時，i將錯略誤地叼讀出販新值卸，這器類冒童險是雹由反載相關壟引起瘦的。WA燦R不會露發(fā)生前在靜奶態(tài)流殊水線澡中，因陸為在許靜態(tài)挽流水輝線中輩，所安以的椒讀操粉作發(fā)譜生的腐早，虎寫操輛作發(fā)萌生的結晚（賞見附怪錄A）。企只有悅在指膠令流美水過粒程中系一些征指令悅的寫操判作提勤前完元成、或釣者其高他指住令的讀操禮作滯約后完敘成、或遮者指令豎順序腔被改瘦變的情增況下掩，才鄉(xiāng)豐會發(fā)群生WA不R冒險讀后勒讀（RA裂R）不蛾產生隱冒險2.陡2支持揮指令竭級并泛行的彼基本陪編譯粉技術基本鐮流水夢線調圾度為了帥避免顛流水稿線停殼頓，干要去伴發(fā)現(xiàn)犯可以泰流水芳重疊土的不弦相關均的指綠令序品列，將指令圾代碼妹中相關校的指扇令加煎以分虛離，使其相超隔的古時鐘匯周期瀉能正牢好等刷于原趁來指僅令在近流水鳥執(zhí)行剝時的延時延。編狼譯器烤進行掠這類弦調度驢的能抱力既視依賴妖于程莊序的佩指令畏級并遮行度坐，也硬依賴睡于流幣水線看中功巴能單秤元的越時延禿。2.滴2支持我指令皮級并乓行的總基本網編譯講技術循環(huán)降展開循環(huán)燭展開升可以批增加亭有效貧操作苦對轉搖移和壘開銷浪指令錦的比編重，產展開烤可以睛通過慣多次文復制獎循環(huán)鉗體和秩調整痛循環(huán)痰中止喝代碼翠來實謹現(xiàn)。循環(huán)書展開見也可波以用已來改殃進調殿度的久效果移，由翅于它侄消除然了轉雀移，里因此伶來自更不同頭迭代里的指獨令可皂以被開一起紐奉調度枯，可以渠在迭緣瑞代內噴加入母不相座關的共指令賄來消幟除數(shù)駱據(jù)相冊關引劃起的溝停頓。2.犧2支持捧指令蠶級并柿行的杠基本趴編譯六技術循環(huán)以展開聯(lián)和調寒度小阻結1、如例果迭靈代之在間是霸互不處相關墊的，合則可行以判倍定循雁環(huán)展倚開是穩(wěn)有意鳳義的領；2、為顫不同潛的計使算使說用相剝同的泉寄存漆器會魔引起踐額外碎的限賞制，桌需要敲使用合不同清的寄拴存器捏來避海免這狐類限脂制；3、消申除額屬外的瘋測試墨和轉工移指教令，臉調整室循環(huán)巖終止蒸和迭誘代代慮碼；4、如蛾果來付自不猾同循辦環(huán)體你的lo視ad和st艇or涂e是互夕不相慰關的家，則諸可以斗在循池環(huán)展勻開中緣瑞將兩伐者交撕換5、調油度代旨碼，保保持眼相關鋼性，裁確保字與原凝始代檔碼結土果相旋同2.艙2支持宋指令切級并秒行的寇基本餓編譯瓣技術循環(huán)盤展開夕和調牽度小握結循環(huán)匙展開脊的效領果受倒制于涼三因須素：路展開拔使額外芒開銷降低損、代碼側量的族大小和編譯染器的迷限制。循環(huán)御展開燭次數(shù)柄越多公，則品額外隸開銷界的時紛鐘周召期越另小；落代碼蔥量的仁增長菊，特育別是陸在規(guī)杯模較暢大的擋循環(huán)賞中，換當代稍碼量叨的增服長使淋指令Ca凡ch艷e的缺熱失率更增加南時，敞這類穗問題葉就更慌加明舊顯；瓦如果弟將展蘿開和銜大規(guī)恭模調株度相恰結合育，寄踢存器鴿不足屯是一千個亟添待解炕決的趙問題顯，特洞別是夢在多謎發(fā)射劑處理霉器中敘，由穴于要館重疊施執(zhí)行塞更多鍬的獨笑立指愈令序璃列，潤寄存耀器不匠足帶艘來的滅挑戰(zhàn)御更為伙嚴峻循環(huán)纖展開確對簡單帶流水鑄線、褲超標名量多展發(fā)射偶結構巨、VL晚IW均適慣用2.燭3采用賓預測來技術高減小棕轉移淺開銷可以責通過轉移嚷預測荒技術來減小轉移嘩引起拳的性能果損耗，轉憶移預經測既櫻可以莊在編唱譯階觀段靜態(tài)完成著，也須可以班由硬弄件在近執(zhí)行剩階段動態(tài)完成稿，有股些處薯理器呆，轉噴移行醋為在垮編譯智階段蛋是高度趙可預塘測的，壤靜態(tài)尼轉移客預測次既可束以應夫用于弓此類耗處理趟器，脈也可通以用延來輔助規(guī)動態(tài)數(shù)轉移徹預測2.腥3采用螺預測先技術約減小隨轉移未開銷靜態(tài)漢轉移惜預測為了愿重組妥轉移籍周圍若的代謀碼以寇獲得班更高忘的性剃能，為需要拜在程浴序編罵譯階梅段靜塔態(tài)預狼測轉單移行另為，設最簡茄單的臉方法午是預有測轉財移總搭是被益選中纏，這谷種方砌法的匠錯誤醫(yī)率等何于轉雀移不尾被選皮中的丑比率株；另悠一種到技術躁是通過悼分析業(yè)轉移芒的歷慕史表勞現(xiàn)來弊進行憤轉移乓預測，這情種技瞧術擁析有更跌高的鈔準確恐率，筋它的堵依據(jù)咬在于乞轉移雀的表糧現(xiàn)通業(yè)常遵去循雙偉峰分猴布，返圖2.壟3表明全通過職這種端策略禮進行換轉移邪預測名是成悶功的罷。2.括3采用燥預測圣技術濱減小裕轉移撫開銷動態(tài)天轉移稿預測動態(tài)軋預測毀最簡缸單的柿方法賊是轉拖移預陳測緩抽存，愿它是一小棋塊由理轉移猛指令方低位比地址材索引用的存膚儲單雹元，用幕來記槽錄轉吵移指愧令在疾最近問的一灣次執(zhí)愛行中會是否仍被選孕中，野這種葛方法暖是緩谷存中刪最簡付單的裝一種渠，沒雪有標朽志位踏，而旨且只某有當寫轉移服延遲賺高于克計算章目標宅所花只的時糞間時算才起具作用督。2.盯3采用槳預測煮技術竹減小糊轉移擁開銷動態(tài)疤轉移悼預測1b狂it預測在性遷能上拆有不足高之處，假弱設一救個轉綠移幾劈燕乎總程是被甲選中晝，而俊當他制偶爾患未被嘩選中檔時，隊錯誤聽預測飾會使帳預測皂位空摸翻，臥從而逼使預測愛錯誤磁兩次午而不曠是一云次。通常役使用2b滲it預測繩法來貴彌補與這個堤缺陷牽，在考這種沉預測做法中搞，僅當貓錯誤猜兩次狼時才開改變享預測誼方向，圖2.聚4為2b島it預測桌法的羽有限律狀態(tài)鵝機。2.器3采用擊預測這技術趟減小爐轉移舌開銷動態(tài)釘轉移香預測轉移法預測箭緩存淡可以禾作為爬一個島在IF流水風階段格通過熊指令刑地址虧訪問管的專蒸用Ca像ch刪e來實童現(xiàn)，睛也可不以附灑屬于對指令Ca斜ch泄e中的張每一跨塊隨免指令晴一起候讀取榜。如禾果經銹過譯討碼后厘發(fā)現(xiàn)棕指令待為轉綢移指偵令，缸并且預測連轉移破將被扛選中突，則劫應立名刻從牽預測濫方向商上開蓮始取呼指令，否捉則繼還續(xù)按錄順序家取指箭令和片執(zhí)行早，如嗚圖2.劇4所示文，預嚴測錯籠誤時自改變管預測需位。n牙bi啦t計數(shù)地器當濾計數(shù)硬器值圍大于雁或等昆于2^注n-準1的一滔半時辨，預蹄測轉傲移被許選中頃，反巧之不坊被選喊中。2.族3采用故預測潔技術優(yōu)減小斧轉移受開銷To師ur訊na信me妄nt預測斥器又稱整體硬局部打自適片應預飲測器，為凈了解楚決標華準2b靜it預測只考忍慮局斜部信杯息而引士起的掌在一癢些重療要轉琴移上素預測崗失敗而的問偶題而偷產生劍的，圖該預土測器冬使用魚多個到預測遠器，執(zhí)一個避基于全局參信息，另垃一個斯基于局部繁信息，通挺過一亡個選昂擇器麻將二虹者結奮合。To竊ur風na曉me挽nt預測榴器以中等帖大?。?K暈-3轎2K）的蘭預測衣位獲頃得更泄高的協(xié)準確熔率，嬸同時地可以含有效根地利島用大兩量預歡測位象。2.夢4采用沾動態(tài)湊調度育克服酬數(shù)據(jù)們冒險動態(tài)蘆調度動態(tài)科調度旗是通乒過硬件對指嘗令執(zhí)刊行順浴序進行故重組，在醋保持跌數(shù)據(jù)詳流和嬸異常等行為喪的同按時減寒少停慢頓。動態(tài)取調度降優(yōu)勢薯：可以減處理詢一些錢在編譯茫階段鬼無法偶預見顯的相動關情宜況，如褲存儲帖器引疫用等短，同異時它簡化虎了編室譯器拋的設撫計。更客重要酷的是暗，它芒可以在等不待時劑執(zhí)行聲一些報其他否的代倒碼，允病許在質別的撓流水陳線機粱器上喂編譯揀的指倡令在掏不同閃的流歌水線潔上有飄效地湊運行黎，但痰動態(tài)朵調度傅會使硬件唉復雜除度顯度著增使加。2.街4采用王動態(tài)臺調度夢克服村數(shù)據(jù)農冒險動態(tài)鴉調度動態(tài)贊調度雖然不能夫改變吊數(shù)據(jù)奸流，但查它會袖在相賴關性俘出現(xiàn)澇時盡號力避免團停頓，而滅由編洗譯器剖執(zhí)行勞的靜態(tài)細流水談線調性度則是將相死關指憲令分浸離，使惕它們剪不再寶引起孩冒險臥，從連而將剖停頓襯減至畏最小喊。簡單鍬流水波線技傲術的臨主要限制是按序宅發(fā)射堂和執(zhí)回行指蔑令，指鼻令以停程序球順序煌發(fā)射層，一域旦指譽令在直流水污線中鋪停頓虧，后活續(xù)指叢令就狠無法超再執(zhí)佛行，衰比如原當指侮令i的執(zhí)旅行時寬間很講長，則末在指吸令i完成嫩、指廟令j可以宗執(zhí)行搏之前核，指絨令j之后攀的指休令都僵必須來暫停。2.悉4采用與動態(tài)框調度孩克服仇數(shù)據(jù)愁冒險動態(tài)用調度亂序啦執(zhí)行：指廚令的腿發(fā)射桑仍采再用按卻序的稱方式告，但調指令祖在它善的操作胸數(shù)可蹲用時瀉馬上賞開始場執(zhí)行，流例水線繩采用錘亂序爆執(zhí)行慎使得花指令基的結槳束也灑是亂確序的藥，亂廣序執(zhí)卷行會訪產生WA膏R和WA批W冒險往。指令戰(zhàn)的亂闊序完命成會卵使異池常處強理變巖得復浴雜，作異常摩行為零必須懼保護享，以蚊確保叫除嚴傾格按掏照程謙序順隸序執(zhí)藝行時工出現(xiàn)矮的異灣常之狹外，不會友出現(xiàn)匠新的桐異常。即使凍異常適行為旅被保潮護，內動態(tài)避調度負也會攝產生尖一些不精耽確的球異常。2.競4采用竿動態(tài)墊調度燭克服音數(shù)據(jù)坐冒險動態(tài)嚼調度不精水確異妨常：索是指揀當產墨生異蓬常時件，處優(yōu)理器謀的狀股態(tài)與黃嚴格臭按照識程序運順序黎執(zhí)行壞時的處理閣器狀蛋態(tài)不控同，不斯精確陸異常壤的發(fā)示生有怠下面毛兩種忍可能書：1、異粘常指俱令執(zhí)層行之蜂前，流水畝線提倚前完誦成了膚后面管的指撐令2、異挑常指矛令完娘成之橡前，流水往線還間沒有爬完成贊前面識的指廚令2.很4采用沉動態(tài)雄調度謊克服甩數(shù)據(jù)亞冒險動態(tài)懲調度為了后實現(xiàn)攔亂序合執(zhí)行代，需風要將千五級霸流水鍛線的ID流水網階段攪分割姿為以末下兩音個部脫分：1、發(fā)射譯碼叔指令利，檢籍測結陶構冒賀險2、讀操成作數(shù)等到藏不存顏在數(shù)逃據(jù)冒污險時債讀操噴作數(shù)在動轟態(tài)調玻度流溪水線傍中，延所有湊的指羨令在必發(fā)射貿階段羊都是按序特發(fā)射，但惱在讀連操作免數(shù)階呢段，決則可子能產恩生停贊頓，他即進斧入亂序搞執(zhí)行。重點唇討論To倍ma錢su投lo算法2.隆4采用悼動態(tài)盜調度雙克服憲數(shù)據(jù)樹冒險用To糧ma螞su鍬lo方法根進行貿動態(tài)急調度算法限由Ro痰be趁rt遮T姓om家as灰ul扛o提出買，通辟過對貨操作墊數(shù)何怎時可灶用進亭行跟份蹤以減少RA翁W冒險，通指過引吐入寄嚇存器重命珠名減少WA偉W和WA購R冒險。該床方法扮的改進卸版本的共綱同特進點是予通過垂跟蹤辱指令跳的相適關性勻使指慌令在汽操作案數(shù)可慕用時笨立即牽開始彎執(zhí)行劉，通活過寄分存器拳重命蓬名減色少數(shù)扇據(jù)冒誘險。寄存竹器重波命名是指但通過晉重命傭名所稈有的趕目標噸寄存列器，夕包括罰指令包序列城中位置尼靠前的指蓋令將要薪讀和件寫的給寄存可器。2.互4采用杰動態(tài)百調度帽克服倉數(shù)據(jù)凈冒險保留終站：在To果ma肅su序lo算法要中，初寄存薄器重傾命名穴是通鐘過保留并站實現(xiàn)陪的，飄保留其站為雖等待洞發(fā)射欺的指惰令保禿存操慈作數(shù)買?；帘舅荚合胧枪眨?、當操作洋數(shù)可掛用時，保留漁站馬上取操撈作數(shù)并將斃其緩存，從挨而避免久從寄響存器急中讀殲操作抹數(shù)；2、即盯將執(zhí)罰行的漆指令指定旬保留電站為疊其提哥供數(shù)乒據(jù)輸狡入；3、當挖對寄妖存器課的后軌續(xù)寫災操作許在執(zhí)雅行過辛程中混發(fā)生璃重疊都時，透只允灘許最后患一個實際更新抹寄存科器。在指槐令被那發(fā)射宮后，赴它所拘需要岸的操策作數(shù)痰所對休應的寄存砍器被倦重命雷名為波保留董站的宇名字2.恩4采用故動態(tài)鞋調度水克服晚數(shù)據(jù)沙冒險保留尾站保留鳥站與昂寄存擊器堆多相比巾有兩馬個重樣要特角點，溜首先怕，冒獄險檢裕測和碧執(zhí)行紅控制塞是分瘋布的飄，一貍個單趁元中葛的指馳令何甜時可故以開刻始執(zhí)腸行是快由該碗單元保留第站所肉掌握班的信拿息決森定的；其巧次，獻結果跨將從委緩存島它們能的保留贊站中幻玉直接困傳送匙給功帆能單笛元，而不是勞通過蝕寄存督器傳陣送，這蜘是通隸過一壇條公蔑共結吊果總舒線/公共毫數(shù)據(jù)曾總線實現(xiàn)對的，蝴它使敞得等曠待操驅作數(shù)糕的所腰有單悶元可教以同紗時取適到操綁作數(shù)醉。2.攔4采用蒙動態(tài)轎調度令克服言數(shù)據(jù)葡冒險To算ma遲su冊lo算法映處理帆器結趣構該處訊理器廢基本居結構嗓見圖2.卷9，包半括浮秀點單述元和lo殘ad掘-s嚼to咽re單元慎。每俯個保留商站保拜存一肆條已經被發(fā)涉射并堅等待勞執(zhí)行日的指翠令，如波果指怨令所衡需要蕉的操脈作數(shù)愛已經鄉(xiāng)豐被計礦算出互來，型那么刃保留骨站需要攻保存塊該操吊作數(shù)，否留則要煎保存陰將要柴提供舞該操翁作數(shù)賢的保留偏站的少名字。lo干ad顯-s磚to華re緩存保存訂從存臣儲器彈中讀填出或腐即將脊要?；蟠娴娇娲鎯Ρ黄髦休o去的數(shù)據(jù)前或數(shù)桑據(jù)地腥址。浮點欲寄存置器通過一對蛋總線和功能責單元餡相連，通橋過一庫條單獨矮的總擔線和st璃or苦e緩存殊相連。從色功能贈單元吃和存戒儲器債中得籮到的結果扁被送愿往公咬共數(shù)律據(jù)總瘦線。保留嶺站均哈設置標簽籃域，用飛于流水焰線控蘆制。2.市4采用筒動態(tài)獅調度云克服角數(shù)據(jù)嬌冒險指令水運行棋的三探個階干段1、發(fā)射：從權指令狹隊列鐮中取到染下一臨條指層令，指能令隊鳥列按FI興FO順序鳴維護沿，以蹄保證嚴正確畏的數(shù)腫據(jù)流劇。如似果有篩匹配信的空閑爽保留撐站，并琴且指樓令的操作闊數(shù)的值泳也保嶺存在寄期存器項中，則茂將指盼令和既操作遷數(shù)的使值一起拼發(fā)射陜到該雙保留敬站中。如異果沒有舍空閑的保密留站鉛，則熟說明朋發(fā)生結構味冒險，指星令會罵被停頓，直抖至出現(xiàn)邀可用籍的保旋留站或緩緞存。屆如果操作洲數(shù)不療在寄股存器縮慧中，則設需要跟蹤將要周產生土該操替作數(shù)撒的功能琴單元，寄信存器射重命桿名在鑒這一輩步進辭行。2.壤4采用序動態(tài)姓調度安克服習數(shù)據(jù)玩冒險指令裹運行籮的三膀個階伐段2、執(zhí)行：如叔果有肚一個詞或多拿個操斯作數(shù)嬌處于電不可等用狀懲態(tài)，儲則監(jiān)楊視公折共數(shù)裳據(jù)總孫線，怒等待哄這些并操作黑數(shù)被涌計算浪出來搞。當衫一個操作況數(shù)可丑用時，該另操作惱數(shù)將晉被放入等捎待它拆的保飄留站完中。當堆指令舞所需海的所昨有操響作數(shù)雞都已就緒時，暴該指穴令將在相交應的理功能胞單元號中執(zhí)推行。通鄉(xiāng)豐過在車操作櫻數(shù)可劣用之航前延遲填指令執(zhí)的執(zhí)串行，板避免摩了RA牲W冒險。如單果多樹條指鏟令在障同一禮個時蓋鐘周溫期內古就緒炭，則抱功能刪單元富將被女迫在儉就緒繼指令繁間做出投選擇。2.肢4采用舞動態(tài)蛙調度裝克服駕數(shù)據(jù)紅冒險指令喇運行訴的三辮個階他段2、執(zhí)行：為歉了保蛇護異拒常行屆為，赤在程禽序順獨序中識的所榨有前劫序轉耽移完求成之冒前，刺任何俘指令封都不房誠能開蠢始執(zhí)行行。幸這個緊約束竊可以端確保猜在執(zhí)宿行過拖程中泄引起層異常廈的指剝令會如被執(zhí)秧行。3、寫結豬果：當桿結果前就緒鳴時，摸將其邪寫到悼公共新數(shù)據(jù)辛總線譽上，奔并由香此送貴往等漸待它劉的寄胸存器霞和保矛留站煮。當指駁令已第經被要發(fā)射口且正弱在等州待源厚操作殃數(shù)時降，標簽忌字段將指向包含鑄將產型生源喚操作環(huán)數(shù)指冒令的保留虜站號，比哈如0則表穴明操宏作數(shù)昆已經淚在寄就存器穴中就稻緒。2.霧4采用西動態(tài)駁調度裝克服現(xiàn)數(shù)據(jù)紹冒險To劑ma敢su志lo算法To抖ma啟su舅lo方法菜采用總線序廣播糾結果的方植式，劑由保蓮留站槐監(jiān)聽犯，這懸種方聽法實?，F(xiàn)了匯靜態(tài)雷流水型線調叔度中做直接油通路唉和旁斬路技隆術的者功能斗，而袖在動筍態(tài)調陽度方鴿法中思，為雷了達堅到同捕樣的道目標映，需要擁在源度和結辰果之眨間增殲加一放個時狹鐘周歉期的煎時延，與諒功能睬單元液產生居結果弦相比納，動礙態(tài)調葵度流嫂水線態(tài)中生園產指煤令和丸消費麗指令唇之間垃的有紡效時劫延至厚少要多花絡一個培時鐘帥周期。每個膠保留冤站有覆七個曾字段析，見P6薯6.2.軌6基于眨硬件嬌的推汁測當我荷們試寺圖進炭一步攝開發(fā)納指令企級并燦行時眾，維護唯控制邀相關握性便短成為閘一個索嚴重得的負微擔。轉麻移預詠測技睬術減狼少了嶺直接兩由轉瘋移引壩起的蠅停頓談，但稿是要星想使拉處理雷器在尖一個蛇時鐘反周期疊內執(zhí)晉行多駱條指應令，僅靠生轉移費預測這恐怕悄無法稠使我貴們獲難得期款望的壞指令牽級并介行度。為典了?？蕹肿畛备咝匀阅?，因一個插寬發(fā)紛射處鎮(zhèn)理器巧可能掌需要每個沸時鐘席周期腦都執(zhí)導行一太條轉眨移指紫令，因亭此，盛要想以進一夫步開嚇發(fā)并共行度供，就聰必須盾克服泄控制扒相關丑帶來扔的問忍題。駛可以通過靜推測些轉移筆的結鋼果，并按蛛照推云測正遮確的危情況用執(zhí)行槽指令，以朋達到姿克服設控制梅相關乳的目蛙的。2.風6基于昏硬件超的推誕測基于精硬件唯的推趟測綜棒合以協(xié)下三搬種思妨想通過癢動態(tài)樹轉移遼預測選擇要執(zhí)題行的藥指令旋，通逝過推干測技蜘術允許松指令捎在控越制相體關消裳除之攜前開能始執(zhí)非行（能親夠消短除錯身誤推昨測序汗列的耽影響促），弦通過動態(tài)格調度處理賠幾個須不同葬的基本床塊之交間的鍬調度（作放為比暴較，瘡沒有控推測吃的動辣態(tài)調罷度只文能在宜基本沿塊之武間實玩現(xiàn)部倘分重煉疊）2.塘6基于躺硬件酬的推勁測基于屢硬件減的推欣測為了典擴展To格ma巧su悟lo算法葉并使猴其支散持推徐測技饑術，司必須將指椒令結肆果的膚旁路向操作（推漂測執(zhí)創(chuàng)行指昆令需等要指旋令結傅果的講旁路麻操作遭）從實維際的筍指令父完成就中分短離出叔來。通待過這禮種分概離，糊可以戰(zhàn)允許釋指令真將它賞的執(zhí)襪行結值果旁淹路給盟其他館指令勉，而進在確冤定而紀不是破推測陰指令械的執(zhí)行轟之前，不允熄許做妖任何應更新。2.酒6基于這硬件嚇的推曉測基于腫硬件僚的推納測實現(xiàn)防推測碰技術住的關鍵鄙思想是允抗許指令考亂序暴執(zhí)行，但臨是要魂求指揚令必須屠按序卡提交，并紋且在倡指令傻提交覺之前阻止森所有閃不可申恢復朵的動燦作（比袍如更吵新狀讓態(tài)或減產生小異常臺）。答當使嫂用推僵測技橋術擴呀展動余態(tài)調育度時復，必號須將指刺令的睜完成筆與指錘令提量交區(qū)糊分開財來，因隸為指鈴令可柄能在暫提交萄之前霞已經變完成括。在倦指令創(chuàng)執(zhí)行跨過程礎中需緞要一證組硬件賓緩存的支炕持，送使用膠這些撒緩存保存紙已經組執(zhí)行相完但還沒撿有提攜交的指段令執(zhí)饞行結寧果，踩這些菜硬件券緩存感稱為重排抖序緩門存。2.接6基于影硬件所的推校測重排碑序緩師存（RO嗓B）重排培序緩潛存提么供了附加昂的寄迎存器，這玻種方阻法與To撒ma嗎su歡lo算法著通過保留蹄站擴展損寄存乳器集類似。在指附令運幫算完扎成到蹲提交折這段才時間鋒內，宰重排浩序緩爐存為胃指令稱保存巨結果。即射在這變段時揉間內嬸，RO竟B是指捎令的限操作毛數(shù)源工，但RO死B與保楚留站專的重岸要區(qū)碌別是沙：在To階ma暢su摟lo算法年中，添當指鋸令完翅成寫商結果庫的操虎作后描，所亭有的墾后繼巧指令眾都將笛從寄倆存器侵文件羅中讀內取結隙果；珠而在拴推測姓技術妻中，只有敗在指園令提蕩交之料后寄在存器墻文件鏈才會附被更芳新。2.菊6基于見硬件赤的推咽測重排般序緩荷存（RO堂B）重排顏序緩純存每購一個灰入口捉都包創(chuàng)含4個字賭段：指令肯類型樓、目歷標字荒段、首值字乏段和廟就緒排字段。指令垂類型字段切表明件指令饑是轉棚移運受算、st呢or盜e操作殃還是丘寄存紅器運顯算。目標兆字段提供寄存另器序者號或存皂儲器地址，指走令將即把結啟果寫災向目民標字恐段指東向的噸寄存厘器或董存儲朵器值字無段用來言在指峽令提交綠之前，保存輪指令椅執(zhí)行煎結果的值贈，就緒復字段表明確指令假已經翁完成展它的揀執(zhí)行棋，其結果據(jù)已經譯可用。2.領6基于截硬件蓬的推偶測處理涂器硬旅件結宗構見圖2.左14。盡杯管RO芳B替代邀了保嫂留站恢的重米命名廊功能，但嗎是在挖指令迅發(fā)射炮到指暑令開水始執(zhí)攀行這用段時鴉間內揮，仍規(guī)然需專要一胞個空梳間來嚼緩存型操作排及操堪作數(shù)生。這令個功噴能仍世然由徑保留碗站來詞提供痛。由濟于所鹽有指劍令在咱提交酬之前睡都在RO舉B中占耀有一競個位薦置，嚷因此曲，用RO兆B入口恒的序塘號作且為結費果的托標簽，而不是扛使用回保留天站的童序號。這陰要求瞎分配劫給指掠令的RO吉B序號怎必須母能夠脅記錄滑在保吩留站陶中。纏這里實現(xiàn)塘時為重命春名使核用額夾外的讀寄存電器，而RO苦B僅用咬于記瓣錄指旗令提傅交的非時間。2.裕6基于心硬件襯的推嶺測指令吹的執(zhí)鈔行過杜程指令縮慧的執(zhí)側行包反括發(fā)射站、執(zhí)歡行、悲寫結膚果和也提交4個步桂驟，汗其中粒前3個步罪驟與To蘆ma澆su宴lo算法倉類似，只截增加身了提柴交最現(xiàn)后一揀個階暈段。提交拔階段是完私成指面令的及最后布一個喚階段誓，這壩之后只有角指令盟的結板果被艇保留。當指江令提交翁后，指嘴令在RO勿B(yǎng)中的入口踩將被菠收回，寄存澡器或存邁儲器夾將被更新，無須偵再占鐵用RO推B的入勇口。如掩果RO酒B已被新填滿，則番只需算要停止愧指令梢的發(fā)依射，直到切有可扔用的絨入口拔出現(xiàn)貫為止顫。2.乘7多發(fā)氧射技秋術采用芽前面堆幾節(jié)灣中介尋紹的何技術惰可以勺消除數(shù)據(jù)熔相關和控制帶相關引起腎的停浴頓，脹從而效獲得軌理想差的CP廳I（理底想CP贊I為多幻玉少？木）。吼為了辨進一攔步提獵高性登能，放需要議將CP徐I減小剃到1以下蕉，但板在每訴個時爽鐘周耗期發(fā)逐射一芹條指兔令的善前提趣下，舞無法落實現(xiàn)漫這個懶目標樓。采用多發(fā)吵射技孕術可以容解決躍此問筆題，蓋多發(fā)索射處媽理器雹的目鴉標是否允許摟在一菠個時搏鐘周化期內靈發(fā)射叮多條鬼指令倘，重熔點介潔紹VL恭IW方法候。2.賣7多發(fā)逢射技宅術VL作IW方法VL丟IW（超談長指地令字盆）處夕理器頓每時擴鐘周凡期發(fā)射臭固定恥數(shù)目治的指紋令，這秧些指加令被括組織賽成一條文長指厘令或一脆個固定膨的指暫令包，指鳥令間賀的并鄰行度愿由指右令顯式地表再示出憶來。VL鉤IW處理賀器采則用編談譯器靜態(tài)硬調度的方榜式。VL綿IW采用觀多個愁獨立胃的功平能單食元，將多檢個運像算打雜包成一條頸長指賽令，或儀者要般求發(fā)州射包手中的雞指令斤滿足匯相同謠的約菊束，縱兩種淚方法費本質冬上相越同。2.夸7多發(fā)惹射技毯術VL究IW方法對于寬發(fā)裹射情況宴，VL菌IW的優(yōu)勢鞠更加險明顯。為繭了使豆功能薪單元史始終軋?zhí)幱陬~工作糕狀態(tài)芒，代田碼序副列必翁須含西有足義夠的怖并行號度，搖以填滿幕功能宮單元瞧的可孩用運送算槽。代摩碼序質列中靜的并赴行度某可用辯通過金將循漂環(huán)展棚開，搜在每豪個單褲獨的蟲、更希大的凡循環(huán)潛體中雜進行肺代碼黎調度玩而實夸現(xiàn)。蚊若并夏行度逮要求跨轉黃移調濕度代圖碼，則遮需要稿使用氧更復結雜的全局剩調度似算法，附錄G中，你討論須了一旅種專傘門為VL由IW設計說的全饒局調頸度技槽術，我胃們重土點討促論無轉竹移代找碼調雄度情況構。2.徐7多發(fā)抬射技幕術VL觸IW方法為了腰克服巾代碼相快速奴增長釋帶來勢的影訊響，它可采零用智鋤能譯陸碼方濱法，頓比如舍讓所鉗有的聰功能塔單元宗使用晚一個慮立即獄數(shù)字脫段；昌也可拘以在跳主存郊中壓縮夸指令，當憂指令敬被讀疊入Ca款ch險e或被停譯碼吧時再鴨將它蜜們解債壓縮惕。早期VL除IW是鎖步的，萄并且沒有呢檢測奔冒險怒的硬案件，由透于所返有的憤功能狀單元弟必須刺保持矮同步窗，因伶此任寸意一個則功能糖單元哲的停蛇頓都犧將引篩起整識個處糞理器版的停峰頓。盡健管編狹譯器未可以歸對確婆定的反功能之單元昆進行嬸調度夸以阻詠止停紛頓，頁但是燭要預守測停時頓是馳困難恨的?？吩谧罱碌奶幬睦砥骶椭?，功暴能單絕元的離操作通越來把越獨框立，捐指令頭發(fā)射躲后，由硬循件負槍責檢廳測指侍令異鄉(xiāng)豐步執(zhí)隨行。2.龜7多發(fā)冬射技堡術VL束IW方法-開發(fā)細指令越級并額行首您選方取法開發(fā)辭指令嘆級并忠行度乒是所覽有多爪發(fā)射橋處理拌器所搞面臨灶的一撇個共恐同挑位戰(zhàn)。釣某些麥情況福下，向量菌處理滲器可完以高困效地民執(zhí)行記浮點混程序泊中的挽一些多簡單肌循環(huán)，而捷多發(fā)削射處船理器裕需要序將循鹽環(huán)展竭開才驗可以鈔獲得靈足夠晴的并廉行度械。對襖于這之類應遮用，低很難薦確定婦多發(fā)專射處寇理器疤是否籃真的攏優(yōu)于東向量大處理慨器；少當代兇價相梨同時酬，向啞量處柿理器接可能未會更精快。魂然而多發(fā)般射處笑理器的優(yōu)勢在于廊他們能夠窗從結宜構化宜較差拆的代酸碼中連開發(fā)掉并行焰度，吐而且宵有能塵力緩賞存所尾有格普式的宣數(shù)據(jù)，這趴些原咬因使胖得多鳥發(fā)射容處理頸器成敵為開發(fā)翼指令冒級并嘗行度頑的首魯選方穿法，而包向量腰處理榜器只睛是作犬為多橫發(fā)射覆處理堵器的蟻擴展努和補寫充。2.住9指令德傳送聞和推螞測的簽高級輪技術提高夜取指償令帶令寬在高析性能抽流水拜線特降別是怪多發(fā)給射流撐水線份中，干僅靠轎準確遷地預可測轉車移是腰不夠血的，照還需要評傳送理高帶很寬的亮指令展流。比拳如現(xiàn)貿代多器發(fā)射凝處理璃器每層時鐘薦周期魔要傳夸送4-貪8條指火令。多發(fā)揪射處摟理器宣要求蟲每時仍鐘周防期取見到的將平均宿指令掏數(shù)目萄不低尸于平原均吞筍吐量竟，這踐要求通向年指令Ca袍ch乞e的路蟲徑足屬夠寬吹，帶最困色難的司還是拍轉移乏的處藝理。2.聾9指令天傳送壯和推娘測的凈高級怠技術轉移巷目標鄰緩存為了滾減小更流水盞線的儲轉移防代價婚，必效須確根定當半前正循在譯款碼的月指令瘋是否剝是轉傻移指桐令，鄭如果焦是，砌那么檢下一恥條指陰令的累地址依是什榴么，手如果是轉農移指滾令且份知道磨下一動條指吩令的腰地址，那艇么就褲可以鎮(zhèn)將轉盡移代撫價降喜為0。把為轉持移的差后繼糖指令晨保存態(tài)預測摔地址的轉移浪預測Ca芽ch縫e稱為轉移準目標蘿緩存或轉轟移目蕉標Ca恒ch襖e。2.構9指令窮傳送伯和推兔測的犬高級漠技術轉移抬目標狀緩存由于伍轉移臉目標牢緩存望要預默測下屑一條眠指令笛的地鄉(xiāng)豐址，棟并且眼在指股令譯碼睜結束塵前將預賢測地唉址發(fā)耽送出候去，桌因此雖必須光確定舅取到橡的指鐘令是否現(xiàn)是一現(xiàn)條被辱預測扁為將元被選崇中的胸轉移節(jié)指令。如龜果地址央匹配，則后相應院的預測必指令權地址每將作進為下扎一條苦指令掛的地潮址。轉牢移預垂測緩午存的廉硬件甚結構昂本質販上與Ca量ch簡e的硬返件結診構一鼓致（儀圖2.侄22）。2.慎9指令婦傳送火和推逆測的蓬高級竄技術轉移輔目標謙緩存如果駱在轉事移目攔標緩友存中堆發(fā)現(xiàn)鹿了一壘個匹配染的入異口，則挎取指毛令立即貍從預習測指尼令地禮址開注始。由凍于在責確定淹指令使是否劣轉移褲之前買將預寺測地娘址發(fā)圖送出及去，苗因此劣轉移飽目標永緩存耗的預顆測入禿口必闊須與匆指令秤完全脈匹配駕，若棕處理殼器不剛對這犯種匹配覆進行淡核實，那兄么在針當前必指令啄不是途轉移玻的情袍況下銅，發(fā)軋送出接去的脅預測檔地址園就是它錯誤載的，五這會萄降低躬處理第器的扮速度佛。在憲轉移慰目標侮緩存正中，只保憲存那間些預缺測為競被選糟中的確轉移。2.與9指令夕傳送垂和推惱測的角高級睡技術轉移屈目標弓緩存使用壇轉移鑒目標附緩存既的詳骨細步倍驟參丸考圖2.版23陵.在緩飛存中存在宜匹配劍的轉岡移入休口且預測距正確的情透況下禮，是嶄不存糧在轉壇移延戒遲的施；否詢則，莖將至滾少付專出2個時快鐘周倍期的捕轉移色代價榆。處理嬸緩存顆缺失糾和預輝測錯多誤是一皆個艱茄巨的退挑戰(zhàn)磚，因哨為必憤須在這重寫犧緩存吸入口虧的同氏時停撥止取幣指令括的操志作。2.瓶9指令協(xié)傳送亡和推斷測的楚高級繭技術轉移夸目標端緩存轉移楚目標等緩存托的另該外一廈種形婚式是慚在緩存然中保粒存一借條或涂多條假目標摟指令，以枯此作旺為預妻測目莊標地娃址的獵替代竹或補年充。買這種采形式闖有兩個你潛在清優(yōu)勢，首粉先，吩這種迎方法夕允許砌轉移俊目標姿緩存飾的訪硬問時桂間超過腿兩個注相繼寇取指聲令操腳作的愛時間擺間隔，也睛可能鑰允許縮慧更大適的轉威移目腔標緩非存；駕其次層，通罪過緩鎮(zhèn)存實動際的翁指令蹄可以實現(xiàn)兼優(yōu)化，稱爬之為轉移境隱含，使習用轉頃移隱痕含，易可以潤將無條夏件轉躬移代價懲降為0時鐘館周期夏。2.寄9指令欣傳送病和推洲測的動高級刮技術返回增地址歡預測泡器當要筆提高旬推測繭的準虹確性妖時，坦將面芒臨間破接轉跪移帶滿來的痰挑戰(zhàn)綁，間接鞠轉移綿目標斑地址邀是在插運行跨時確莫定的。高選級編截程語努言會痕為間眠接程旦序調鋸用、ca輛se選擇客語句鐮以及go算to語句儀生成船這類壟轉移堂，但銀間接昏轉移大部膊分還染是來遙自過夾程返滅回，而策在面虜向對醬象的皮語言臂中，偽比如c+唱+或Ja蘿va，過秧程返僵回更磨加頻懸繁。過程路返回媽可使用婚堆棧描作為鈔返回吳地址省緩存，該喝結構來用來艷緩存做最近嚴的幾北個返腰回地愧址，扁當調用濫發(fā)生嘆時將返偶回地捕址壓入竄堆棧，調做用返回續(xù)時再將敘其彈出。若Ca黎ch屑e足夠薄大的狂話，霸它將蹦出色玻地預耍測返圓回地擠址。2.展9指令塵傳送百和推白測的盞高級非技術集成錘的取房誠指令恥單元為了天滿足喉多發(fā)迎射處段理器席的要兼求，吼可選階擇集成煙取指飛令單忠元的方勒法，蹈將取指潑令作安為一庭個獨顛立自洗主的妹單元螞來實說現(xiàn)，由林該單宜元為流本水線倦的其糊他部殿分提墾供指歪令，當超然，蹈這會鉗增加萍多發(fā)盼射的復雜當性，不璃再將泛取指爛令視熄為一殘個單霉獨的蟻流水賺段。尤在最滿新設涂計中棗，集惕成取撐指令遇單元謠包含監(jiān)以下亮功能喜：集成酒的轉查移預廊測、偉指令桌預取壟、指布令存仁儲器鋪訪問繳和緩高存。2.輛9指令豎傳送筒和推慈測的摸高級激技術集成器的取僚指令柄單元1、集成曉的轉啞移預跌測轉移孟預測千成為堂取指慎令的忘一部叛分，揭并且淘持續(xù)躍對轉側移進俯行預譜測，蘿以驅散動流位水線間的取鋒指令里操作睛。2、指令犁預取為實鴿現(xiàn)一濕個時搖鐘周答期內流傳送淹多條晉指令少，取稠指令嘩單元銅自主小管理推指令搞的預萍取，狹并將批它同也轉移搏預測問整合秒在一赴起。3、指令薯存儲趨器訪勒問和悄緩存取指偷令單弄元提叔供緩當存功攪能，掘作為行一個乒按需侮單元收為發(fā)瞞射流高水段賓提供坊所需綁的指討令。2.酸9指令轟傳送絹和推嶄測的島高級差技術推測訴的實潮現(xiàn)問爆題和琴擴展探討嫌三個揭問題練：寄趣存器剃重命嘉名與穿重排啟序緩伯存、賓多轉康移推脅測和釋值預怎測。支持浮推測爬：寄鞏存器立重命幅