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プロジェクト実習 LSI の設計と実現

プロジェクト実習 LSI の設計と実現. パイプライン実行とハザード. 今日の目標. ハザード 分岐命令. ハザードの回避. フォワーディング 関係者が相互確認 常にできるとは限らない. ハザードの回避. フォワーディング ADDI R1, R1, 1 ADDI R1, R1, 1. フォワーディング. MEM. MEM/ WB. ID/ EX. EX. EX/ MEM. A. ＋. C. B. フォワーディング. ?. MEM. MEM/ WB. ID/ EX. EX. EX/ MEM. A. ＋. C. C1.

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プロジェクト実習 LSI の設計と実現

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Presentation Transcript

  1. プロジェクト実習LSIの設計と実現 パイプライン実行とハザード

  2. 今日の目標 • ハザード • 分岐命令

  3. ハザードの回避 • フォワーディング • 関係者が相互確認 • 常にできるとは限らない

  4. ハザードの回避 • フォワーディング • ADDI R1, R1, 1 • ADDI R1, R1, 1

  5. フォワーディング MEM MEM/ WB ID/ EX EX EX/ MEM A ＋ C B

  6. フォワーディング ? MEM MEM/ WB ID/ EX EX EX/ MEM A ＋ C C1 B

  7. ハザードの回避 • フォワーディング • ADDI R1, R1, 1 • ADDI R2, R2, 2 • ADDI R1, R1, 1 • ADDI R2, R2, 2

  8. フォワーディング ? MEM MEM/ WB ID/ EX EX EX/ MEM ＋ A C C1 B

  9. ハザード • 間にさらにもう1命令入った場合も • AだけではなくBの場合も • ADD R1, R2, R1 • ADD R2, R3, R1 • ADD R3, R4, R1 • ADD R4, R5, R1 • 優先順位 • ADD R1, R2, R1 • ADD R1, R3, R1 どれが正しい？ • ADD R1, R4, R1

  10. ストール • ロード命令 • EXステージではまだ不明

  11. ストール ? MEM MEM/ WB ID/ EX EX EX/ MEM ＋ A C C1 B 0

  12. パイプラインプロセッサと分岐 • 分岐が成立した場合に不要になる命令

  13. 不要な命令をどうするか？ • 実行することにする • 困る場合はNOPをユーザが挿入する • 遅延分岐 (delayed branch) • IFで止める • IDで分岐命令であることを確認する • キャンセルする • 分岐しなかった場合に得

  14. 分岐命令 • 後続命令を実行する場合 IF IF/ ID ID ID/ EX EX EX/ MEM Taken? PC Next PC +1

  15. 分岐命令 • 後続命令をフラッシュする場合 IF IF/ ID ID ID/ EX EX EX/ MEM Taken? PC 0 0 Next PC +1

  16. 分岐命令 • 後続命令を止める場合（タイマが必要） IF IF/ ID ID ID/ EX EX EX/ MEM PC 0 Jump? Next PC +1

  17. 分岐予測 • 頻繁に分岐が成立する場合 • 毎回フラッシュするのは無駄 →成立する方向の実行を継続 • 成立しなかった場合はフラッシュ • 静的分岐予測 • 後方分岐は成立、前方分岐は不成立 • 後方分岐はループのことが多い • 動的分岐予測 • 過去の結果を利用して予測 • 現在の高性能プロセッサではほぼ必須

  18. 今後の予定 • 来週(3日)は出張 →自習 • 再来週(10日)はサマーブートキャンプ →半自習 • 12日　午後は自習 • 17日　最終授業 • 24日　締切 • 31日　締切その2

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