数据冒险、控制冒险、结构冒险

计算机组成原理
数据冒险、控制冒险、结构冒险

对所有用户（所有程序员）可见：PSW、PC、通用寄存器

• PSW（条件转移需要用到，程序员使用CMP指令的时候也需要用到所以是对用户可见）
• PC（跳转指令需要使用PC+n ，所以对用户可见）
• 通用寄存器（程序员写指令可以使用到通用寄存器R）
  • 通用寄存器：包括(数据寄存器、地址指针寄存器、变址寄存器)

对所有用户（所有程序员）透明：MAR，MDR，IR，Cache, 微程序结构和功能，控制存储器，锁存器/暂存器

• (这些都是辅助CPU工作，所以是透明的)
• 微指令寄存器属于微程序控制器的组成部分，它是硬件设计者的任务。
• 控制存储器：存放微指令即控制信号
• 锁存器/暂存器：流水线间存储数据
• MAR：存储器地址寄存器
• MDR：存储器数据寄存器

1.结构冒险

结构冒险=结构冲突=资源冲突

load指令是取数指令；Store指令是存数指令

运算类指令

算术运算指令

1. 加法指令
   • 用于实现两个操作数的相加操作。例如在 RISC-V 指令集中有add指令，它可以将两个寄存器中的值相加，并将结果存放在一个寄存器中。
   • 格式可能为add rd, rs1, rs2，其中rd是目的寄存器，用于存放结果，rs1和rs2是源寄存器，提供操作数。
2. 减法指令
   • 实现两个操作数的相减操作。如sub指令，它从rs1寄存器的值中减去rs2寄存器的值，并将结果存放在rd寄存器中。
3. 乘法指令
   • 完成两个操作数的乘法运算。不同的指令集可能有不同的乘法指令形式。例如，有些指令集可能有mul指令用于无符号数乘法，imul指令用于有符号数乘法等。
4. 除法指令
   • 用于执行除法操作。像div指令用于无符号数除法，idiv指令用于有符号数除法。在执行除法指令时，通常会涉及到商和余数的处理。

逻辑运算指令

1. 与指令
   • 实现按位与操作。例如and指令，它对rs1和rs2寄存器中的对应位进行与操作，并将结果存放在rd寄存器中。
2. 或指令
   • 执行按位或操作。如or指令，将rs1和rs2寄存器中的对应位进行或操作，结果存于rd寄存器。
3. 非指令
   • 也叫取反指令，对一个操作数的每一位进行取反操作。在一些指令集中可能有not指令来实现这个功能。
4. 异或指令
   • 进行按位异或操作。例如xor指令，对rs1和rs2寄存器中的对应位进行异或操作，结果放在rd寄存器中。

移位运算指令

1. 逻辑左移指令
   • 将一个操作数的所有位向左移动指定的位数，右边空出的位用 0 填充。例如shl指令。
2. 逻辑右移指令
   • 把一个操作数的所有位向右移动指定的位数，左边空出的位用 0 填充。比如shr指令。
3. 算术右移指令
   • 对于有符号数，将其所有位向右移动指定的位数，左边空出的位用符号位填充。通常有sar指令来实现。

2.数据冒险的分析和处理

3.控制冒险的分析和处理

注意：修改PC只在M阶段

4.采用转发技术

Load-use：load指令在M（访存阶段才会产生结果），故采用转发旁路已经不能解决数据冒险。