Переупорядочить буфер

Буфер повторного порядка ( ROB ) — это аппаратный блок, используемый в расширении алгоритма Томасуло для поддержки внеочередного и спекулятивного выполнения инструкций. Расширение требует, чтобы инструкции фиксировались по порядку.

Буфер представляет собой кольцевой буфер (обеспечивающий очередь упорядочения инструкций FIFO ), реализованный как массив/вектор (что позволяет записывать результаты выполнения инструкций по мере их выполнения не по порядку).

Алгоритм Томасуло состоит из трех этапов: «Выпуск», «Выполнение», «Запись результата». В расширении алгоритма есть дополнительный этап «Commit». На этапе фиксации результаты инструкций сохраняются в регистре или памяти. Этап «Запись результата» изменен для помещения результатов в буфер повторного порядка. Для этой цели каждая инструкция помечается на станции резервирования своим индексом в ROB.

Содержимое буфера используется для зависимостей данных других инструкций, запланированных в буфере. Головка буфера будет зафиксирована, как только его результат станет действительным. Его зависимости уже будут рассчитаны и зафиксированы, поскольку они должны находиться перед инструкцией в буфере, но не обязательно рядом с ней. Зависимости данных между инструкциями обычно приводят к остановке конвейера, пока инструкция ожидает зависимых значений. ROB позволяет конвейеру продолжать обработку других инструкций, обеспечивая при этом фиксацию результатов, чтобы предотвратить такие опасности данных , как чтение перед записью (RAW), запись перед чтением (WAR) и запись перед записью (WAW).

В каждой записи буфера есть дополнительные поля для поддержки расширенного алгоритма:

• Тип инструкции (переход, сохранение в памяти, сохранение в регистр)
• Назначение (либо адрес памяти, либо номер регистра)
• Результат (значение, идущее к месту назначения, или указание на (не)успешный прыжок)
• Валидность (существует ли уже результат?)

Последствия буфера переупорядочения включают точные исключения и простой отката контроль неверных прогнозов целевого адреса (ветвь или переход). Если прогноз перехода неверен или в потоке команд встречается неустранимое исключение, ROB очищается от всех инструкций (путем установки хвоста циклической очереди в заголовок) и станции резервирования повторно инициализируются.

Внешние ссылки

• Спекуляции на основе аппаратного обеспечения - профессор, доктор Бен Х. Юрлинк
• Изменение порядка буфера