Aula8

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Aula 8: Pipelining (parte 5 – Hazards de dados e Stalls)
Professor: Leandro Marzulo
Arquiteturas Avançadas de Computadores
Problema com o LW
Load Word pode causar um hazard, mesmo com forwarding:
Logo após um lw, uma instrução tenta ler o registrador que foi escrito pelo lw
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lw $2, 20($1)
and $4, $2, $5
or $8, $2, $6
add $9, $4, $2
Slt $1, $6, $7
Problema com o LW
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Não podemos “voltar no tempo” para fazer o encaminhamento.
Precisamos de uma unidade de detecção de hardware para comandar um stall no pipe!
Lógica da Unidade de Detecção de Hazards
if ( ID/EX.MemRead // se a instrução que está no estágio EX é um load… 
 and ( ( ID/EX.RegisterRt = IF/ID.RegisterRs ) // e o registrador destino
 or ( ID/EX.RegisterRt = IF/ID.RegisterRt ) ) ) // coincide com algum de orígem da instrução que está no estágio anterior
STALL!
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Como funciona o stall?
Se a condição anterior for verdadeira, o pipe precisa de um stall por apenas 1 ciclo de clock depois do load. Depois disso, a unidade de forwarding consegue resolver a dependência
O que o Hardware faz para paralizar o pipe por 1 ciclo de clock:
Não permite a alteração do registrador de pipe IF/ID (desabilita a escrita) – isso fará com que o estágio ID se repita, isto é, um stall
Sendo assim, a instrução anterior (no estágio IF) precisa também de um stall para que o HW não altere o PC (desabilitar a escrita!). Õ estágio IF será repetido.
Alterações nos campos de controle de EX, MEM e WB no registrador de pipe ID/EX para 0, para que a instrução que vem depois do load se torne um nop – Dizemos que uma bolha foi inserida no pipe.
Note que não podemos transformar a instrução em um nop zerando os bits da instrução em sí – nop = 00…0 (32 bits) – pois a instrução já foi decodificada e os sinais de controle já foram gerados.
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Unidade de Detecção de Hazard
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Exemplo
lw $2, 20($1)
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Slt $1, $6, $7
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