经典5级流水线概述

抽象化的流水线结构：

• 流水线的基本概念
  • 多个任务重叠（并发/并行）执行，但使用不同的资源
  • 流水线技术提高整个系统的吞吐率，不能缩短单个任务的执行时间
  • 其潜在的加速比＝流水线的级数 
• 流水线正常工作的基本条件
  • 增加寄存器文件保存当前段传送到下一段的数据和控制信息
  • 需要更高的存储器带宽
• 流水线的相关（hazards)问题
  • 由于存在相关(hazards)问题，会导致流水线停顿
  • Hazards 问题：流水线的执行可能会导致对资源的访问冲突，或破坏对 资源的访问顺序

CPU中经典的5级流水线结构：

在从左到右的指令流中有两个例外:

• 写回阶段，它把结果写回数据通路中间的寄存器堆中。
• 选择PC 的下一个值时,需在自增的 PC和MEM级的分支地址间进行选择。

这两个从右向左的数据流不会影响当前指令；只有当前指令以后的指令才会受到这种数据反向活动的影响。需要注意的是，第一个例外会导致数据冒险，而第二个会导致控制冒险。

RISC-V经典5级流水线结构

流水线的可视化

图中，Memory这一步，只有load/store会有，所以其他的指令都是pass掉的；