RISC-V笔记——Pipeline依赖

1. 前言

RISC-V的RVWMO模型主要包含了preserved program order、load value axiom、atomicity axiom、progress axiom和I/O Ordering。今天主要记录下preserved program order(保留程序顺序)中的Pipeline Dependencies(Pipeline依赖)。

2. Pipeline依赖

Pipeline依赖指的是：

a操作在程序顺序中先于b操作，a和b都访问常规主存，不是I/O区域，如果存在以下任何一个条件，那么a操作和b操作在全局内存顺序中的顺序也不会变。

1. b是load，在a和b程序顺序之间存在一个store m，m的地址或数据依赖于a，b返回的值是m写的值。
2. b是store，在a和b程序顺序之间存在一些指令m，m的地址依赖于a。

这两点几乎在所有真实处理器pipeline上都存在的。

关于第一点，是想表明如果old的store的地址或数据还未知的话，load是不能从store转发数据的。也就是必须等a确定执行完之后，得到了m的地址或数据了，才会执行b，所以a和b的全局顺序肯定是保证的。如下图所示。

(f)在(e)的数据确定之前是不能被执行的，因为(f)必须返回(e)写的值，并且在(d)有机会执行之前，旧的值不能被(e)的回写所破坏，因此，(f)将不会在(d)之前执行，也就是它们俩的顺序是固定的。

关于第二点，它与第一点规则有着类似的观察：在可能访问同一地址的所有older load被执行之前，store不能在memory中确定执行。因为store如果提前执行的话，那么旧的值被覆盖了，那么older的load就无法读取到了。同样的，除非知道前面的指令不会由于地址解析失败而导致异常，都则通常不能执行store操作，从这个意义上说，这个一点是之前语法依赖里的控制依赖的某种特殊情况。如下图所示。

在(e)的地址被解析完之前，(f)不能执行，因为结果可能是地址匹配，也就是a1等于0。因此，在(d)被执行并确认(e)地址是否确实重叠之前，(f)不能被发到内存去执行的，也就是(d)和(f)的顺序是固定的。