流水线中的精确异常

流水与精确异常

我们为什么需要精确异常？

1. 冯诺依曼结构ISA的语义
2. 帮助软件调试
3. 使得异常恢复和进程重启更容易
4. 可以在软件中加入trap

多周期与流水线

因为并不是所有指令的执行时间都是一样长的，能不能在流水线中实现多周期的思想，即用多个不同的功能单元花费不同数量的时钟周期。而在这些功能单元中指令的执行可以流水也可以不流水，这样就必须保证指令序以及确定精确异常，因为在某个阶段发现异常时，其之后的指令已经开始执行了，那么就需要将微体系结构的状态还原到异常发生之前的那个状态。

上图展示了我们之前的思路，在传统的单(指令执行)周期流水线中，当FMUL在EX阶段时，ADD不能处于EX阶段，进一步，ADD和FMUL的EX阶段的时钟周期必须一致，但是实际上ADD的EX阶段并不需要那么长的时间，这样就导致指令处理时间较长。那么如果进行多周期执行，当FMUL和ADD不存在相关时，ADD可以使用EX阶段不同的功能单元，从而不需要等待FMUL指令EX阶段的完成。

看起来不错，但是如果第一个FMUL在WB阶段出现异常了呢？这样除了需要处理异常外，我们必须消除后续已执行的指令所带来的对体系结构状态的影响，否则指令的序就出现了问题，这个系统就不再是一个冯诺依曼结构的系统。

异常与中断

必须指出的是，在不同的语境中，异常与中断之间会发生混用。从以下几个方面区分：

起因：

• 异常：系