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선 요약 RAW 해저드에 대한 Stalling 방법 RAW 해저드에 대한 Data Forwarding 방법

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Data Dependency

• True Dependence에 해당하는 RAW(Read after Write)를 본 단원에서 다룬다.
• 문제는 위 연산이 완료되어야만 아래 연산을 시작할 수 있기 때문에 발생! 파이프라인 시 업데이트되지 않은 r3값이 들어가 고장난다.
• i번 instruction (write)다음에 j번 instruction(read)이 실행되어야 하는 상황인데, read 다음에 write 되고 있다! 따라서 RAW 해저드이다.
• WB와 ID 사이의 거리(3으로 고정)보다 두 인스트럭션 사이가 더 멀면 상관 없으나, inst간 거리가 짧아서 ID가 먼저 실행되어 버리면 안된다! (Dist(i,j) < dist(ID, WB)인 경우)

Pipeline Stalling (bubble)

그냥 기다리면 된다!

WB가 끝나고 ID가 실행되어야 문제가 없으나 지 ID가 먼저 실행되고 있다.

따라서 inst 사이에 bubble을 끼워 넣어(그냥 지연 역할) WB가 끝날 때까지 두칸 기다리자.

리소스 사용은 위와 같이 될 것이다.

Stall Implementation

• RegWrite, MemWrite만 꺼 두면 된다
  • bubble을 끼워넣는다는 게, 같은 연산을 하지만 다음 단계로 넘어가지만 않게 한다. 따라서 레지스터, 메모리를 업데이트하는 RegWrite와 MemWrite를 꺼 두면 bubble 클락이 끝나면 아무것도 하지 않은 것과 같은 상태가 된다. 따라서 멈출 수 있는 것!
  • ID 상태에서 EX로 도달하기 전에 막으면(ID만 반복하면) 된다.

멈추는 조건을 식으로 표현하면 다음과 같다.

ID에서 접근하는 rs1이 EX나 MEM에서 쓰이고 있을 때 멈춘다. 저러면 EX나 MEM에서 다 쓰고 나서 읽을 것이기 때문에 문제가 해결된다.

Impact of Stall