21、计算机架构与编译技术：现状、挑战与未来趋势

计算机架构与编译技术：现状、挑战与未来趋势

1. 寄存器保存与恢复策略

在子程序调用过程中，寄存器的保存和恢复是一个重要问题。调用者和被调用者都可能需要使用寄存器，在缺乏相关知识的情况下，有两种选择：一是调用者在调用前后保存和恢复自己使用的寄存器；二是被调用者在子程序的开头和结尾保存和恢复其内部需要的寄存器。在实践中，通常会为寄存器集的至少一部分静态子集选择后一种方案，原因主要有两点：
- 代码大小优化 ：一个子程序可能从多个位置被调用，但子程序本身只有一份副本。在被调用者中保存和恢复寄存器，而非调用者，能够显著节省代码大小。
- 寄存器使用情况 ：许多子程序（尤其是那些被频繁调用的子程序）通常较小且简单，被调用者使用的寄存器集平均而言往往比调用者使用的寄存器集更小。

2. 编译相关概念问答

2.1 管道停顿的四个主要原因

虽然未明确给出，但一般来说，管道停顿的主要原因包括资源冲突、数据依赖、控制依赖和缓存缺失等。

2.2 管道互锁

管道互锁是一种硬件机制，用于检测指令之间的数据依赖关系，并在必要时暂停流水线的执行，以确保数据的正确性。

2.3 延迟分支指令和延迟加载指令

• 延迟分支指令 ：在执行分支指令时，CPU会继续执行分支指令后面的若干条指令，直到分支条件确定后再决定是否跳转。
• 延迟加载指令 ：在执行加载指令时，CPU会继续执行后续指令，直到加载的数据可用