47、RISC架构之SPARC详解与RISC vs CISC争议探讨

RISC架构之SPARC详解与RISC vs CISC争议探讨

1. R4000流水线阶段

R4000具有八个流水线阶段，意味着同一时间最多可有八条指令处于流水线中，且流水线每个时钟周期推进两个阶段。这八个阶段分别为：
1. 指令提取前半段 ：将虚拟地址提供给指令缓存和转换后备缓冲器（TLB）。
2. 指令提取后半段 ：指令缓存输出指令，TLB生成物理地址。
3. 寄存器文件 ：三项操作并行进行，包括指令解码并检查互锁条件（即该指令依赖于前一指令的结果）、进行指令缓存标签检查以及从寄存器文件中提取操作数。
4. 指令执行 ：可能发生三种操作之一，若为寄存器到寄存器操作，算术逻辑单元（ALU）执行算术或逻辑运算；若为加载或存储操作，计算数据虚拟地址；若为分支操作，计算分支目标虚拟地址并检查分支条件。
5. 数据缓存第一阶段 ：将虚拟地址提供给数据缓存和TLB。
6. 数据缓存第二阶段 ：TLB生成物理地址，数据缓存输出数据。
7. 标签检查 ：对加载和存储操作进行缓存标签检查。
8. 写回 ：将指令结果写回到寄存器文件。

2. SPARC架构概述

SPARC（可扩展处理器架构）由Sun Microsystems定义，Sun不仅开发了自己的SPARC实现，还授权其他厂商生产兼容的机器。该架构受伯克利RI