cpu 设计实战 lab 4

最新推荐文章于 2024-06-02 12:50:35 发布

原创

最新推荐文章于 2024-06-02 12:50:35 发布 · 988 阅读

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本文详细探讨了CPU三级流水线中如何处理阻塞问题，特别是当pipe2被堵塞时的流水线行为。分析了两种阻塞情况，一种是当前级未准备好，另一种是前级阻塞导致的。还讨论了如何通过valid信号控制无效数据对后续指令的影响，并指出在流水线中，只需控制译码阶段的ready_go信号即可避免寄存器写后读冲突。最后提到了实现策略，包括监测执行、访存和写回级的目的寄存器，以及修改DS的ready_go逻辑。

LAB 4

流水线的阻塞技术

我们先分析下这个三级流水线是如何阻塞的

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assign pipe2_ready_go = ...
assign pipe2_allowin = !pipe2_valid || pipe2_ready_go && pipe3_allowin;
assign pipe2_to_pipe3_valid = pipe2_valid && pipe2_ready_go
    always @(posedge clk) begin
        if (rst) begin
         	pipe2_valid <= 1'b0;
        end
        else if (pipe2_allowa_in) begin
        	pipe2_valid <= pipe1_to_pipe2_valid;
        end
        if (pipe1_to_pipe2_valid && pipe2_allowain) begin
           	pipe2_data <= pipe1_data; 
        end
    end

分析一下如果 pipe2_ready_go == 1'b0 时，即 pipe2 处被堵塞时的流水线会发生什么。

第一拍 pipe2_allowin , pipe2_to_pipe3_valid会为 0，于是 pipe1_allowin 和pipe1_to_pipe2_valid 会为0，如果有更前级的流水线，则全部阻塞，从第一拍开始全部不接受新值，直到 pipe2_