MIPS冒险与实时系统协议解析

1、描述以下 MIPS 代码中的冒险情况，并提出在 MIPS 中解决此冒险的方案。代码为：sw $1, 16($6)；and $1, $2, $3；add $5, $7, $6

此代码存在数据冒险。 sw 指令可能会修改寄存器 $1 的值，而后续的 and 指令需要使用 $1 的值。解决方案是使用转发技术，将 sw 指令在 MEM 阶段得到的 $1 的值，在 and 指令的 ID 阶段转发给它。转发单元会比较 EX/MEM.rd 和 MEM/WB.rd 与 ID/EX.rs 、 ID/EX.rt 的值，若匹配则进行转发。若无法及时转发，可能需要使处理器停顿一个周期，通过重置所需流水线寄存器的值来停止其操作一个周期。

2、描述以下MIPS代码中的冒险情况，并提出在MIPS中解决该冒险的方案。代码为：beq $3, $4, 8($12) add $1, $2, $7 sub $5, $6, $8

此代码存在控制冒险。 beq 指令比较两个寄存器的值，若相等则跳转到指定位置。指令在第一阶段（IF）获取，分支决策在第三阶段（EX）做出。在做出分支决策前，后续指令 add 和 sub 已进入流水线。

解决方案包括：

• 分支预测技术 ：提前预测分支走向，减少流水线停顿。
• 流水线暂停 ：在分支决策做出前暂停流水线，避免执行错误指令。
• 延迟分支技术 ：将不依赖分支结果的指令安排在分支指令后执行，充分利用流水线资源。