cpu - 在 MIPS 中注册文件转发

Question

我正在阅读计算机组织和设计中的第 4.7 节：关于数据转发的硬件/软件接口。在书中给出的示例中，有寄存器文件转发。（这正是它在书中示例中出现的方式）

为什么需要注册文件转发？寄存器中的数据在时钟的前半部分写入，在时钟的后半部分读取，所以不转发应该是安全的。

只是为了澄清上面链接中给出的示例：左侧阴影Reg意味着它被写入，右侧 - 被读取。

谢谢 ！

Answer 1

您需要注册文件转发以防止停顿。

如果仔细观察，第二条指令 ( and $12, $2, $5) 需要使用 register $2，但在前一条指令 ( sub $2, $1, $3) 中计算的值将在时钟周期 5 中写回到寄存器文件中。因此，如果不是因为寄存器文件转发，第二条指令必须停止，直到寄存器$2被写回。转发在指令 1 的 ALU 运算结果和指令 2 的 ALU 运算的第一个参数之间用一条天蓝色线表示。

同样，第三条指令 ( or $13, $6, $2) 也需要使用 $2 才能被第一条指令实际写回寄存器文件。因此，再次，为了防止停顿，寄存器转发用于使用第一条指令的结果作为第三条指令的参数。

另一方面，第四条指令add $14, $2, $2（操作说明。

Answer 2

由于接受的答案实际上并没有回答手头的问题，我会在这里尝试一下。如果您的设计在前半部分写入数据并在后半部分读取数据，那么您就不会有问题。但是，实际的“寄存器”将在时钟的正沿写入数据，因此上述情况不正确。在两条指令读写同一个寄存器的情况下，数据必须在同一个周期内从寄存器文件的写输入转发到读输出。