[理工] [計組] forwarding signal

[numin (numin)]

問題：(張凡老師課本下冊p39練習)
Problems in this exercise refer to the following sequences of instructions,and
assume that it is executed on a five-stage pipelined datapath:
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|              Instruction sequence                |
----------------------------------------------------
|  | lw    $1,40($6)      |  | add   $1,$5,$3      |
|  | add   $2,$3,$1       |  | sw    $1,0($2)      |
|a.| add   $1,$6,$4       |b.| lw    $1,4($2)      |
|  | sw    $2,20($4)      |  | add   $5,$5,$1      |
|  | and   $1,$1,$4       |  | sw    $1,0($2)      |
|---------------------------------------------------
(4)If there is forwarding, for the first five cycles during the execution of
   this code,specify which signals are asserted in each cycle by hazard
   detection and forwarding units.



解答：
     The outputs of the hazard detection unit are PCWrite,IF/IDWrite,and
     ID/EXZero.IF/IDWrite is always equal to PCWrite,and ID/EXZero is always
     the opposite of PCWrite. We will only show the value of PCWrite for each
     cycle. The outputs of the forwarding unit is ALUin1 and ALUin2, which
     control Muxes select the first and second input of the ALU.
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 |  | Instruction sequence |  1  2  3  4  5 |       Signals      |
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 |  | lw    $1,40($6)      | IF ID EX ME WB |1:ALUin1=X,ALUin2=X |
 |  | add   $2,$3,$1       |    IF ID ** EX |2:ALUin1=X,ALUin2=X |
 |a.| add   $1,$6,$4       |       IF ** ID |3:ALUin1=0,ALUin2=0 |
 |  | sw    $2,20($4)      |             IF |4:ALUin1=X,ALUin2=X |
 |  | and   $1,$1,$4       |                |5:ALUin1=0,ALUin2=1 |
 |----------------------------------------------------------------
 |  | add   $1,$5,$3       | IF ID EX ME WB |1:ALUin1=X,ALUin2=X |
 |  | sw    $1,0($2)       |    IF ID EX ME |2:ALUin1=X,ALUin2=X |
 |b.| lw    $1,4($2)       |       IF ID EX |3:ALUin1=0,ALUin2=0 |
 |  | add   $5,$5,$1       |          IF ID |4:ALUin1=0,ALUin2=2 |
 |  | sw    $1,0($2)       |             IF |5:ALUin1=0,ALUin2=0 |
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 想請問解答上Signals的以下四種情況表示什麼意思，如何設定？
 (1)ALUin1=X,ALUin2=X
 (2)ALUin1=0,ALUin2=0
 (3)ALUin1=0,ALUin2=1
 (4)ALUin1=0,ALUin2=2

 感謝各位耐心看完題目及問題，謝謝。
※ 編輯: numin           來自: 123.193.221.223      (09/15 21:55)
推 Bearcome:ALUIN1跟2應該就是ALU前的三對一多工器
推 Bearcome:前兩個CYCLE都還沒到ALU當然設X
推 Bearcome:第四個cycle因為前面是lw 會有load-use 要加個nop
→ Bearcome:第五個cycle lw前饋$1給add的$1 設0,1
→ Bearcome:b的話一樣 第4個cycle add前饋$1給sw的$1 設0,2
→ Bearcome:第五個cycle sw一定不會有前饋 所以設0,0
→ Bearcome:為什麼要這麼設可以看課本介紹前饋的偵測碼那頁
→ numin:感謝B大的回答。
→ numin:我研究了一下，可是還是看不太懂兩個多工器ForwardA和
→ numin:ForwardB到底是代表什麼...課本上說的first ALU operand和
→ numin:second ALU operand不曉得是指什麼...上面B大說的我大概已經
→ numin:懂了，可是還是不知道為什麼ALUin1都是0，然後在思考ALUin2
→ numin:我就會完全卡住...看著課本上的Mux設定也完全有看沒有懂，
→ numin:可否請B大再解釋的更清楚...因為我真的看不懂這裡...謝謝。
→ gy472679:CC1,CC2的時候 指令還沒到stage3所以都是X,X
→ gy472679:CC3的時候不需要forward 所以ALU1=0 ALU=0
→ gy472679:CC3 因為load use dara hazard 所以exe的控制線都被清成0
→ gy472679:打錯= = cc3 的時候lw在cc3 不須forward 所以都為0
→ gy472679:CC4 因為load use 在stage3的是bubble pcwrite 所以都X,X
推 Bearcome:in1都是0的原因是因為 兩題前饋的來源暫存器都是rs
→ Bearcome:說錯 都是rt
推 Bearcome:rs暫存器都沒有產生前饋當然就設0囉
→ numin:不好意思，我還是不懂...想再請教一下g大，B大..
→ numin:附上圖http://ppt.cc/lgbm 我現在卡住的地方是在ALU前的兩個
→ numin:mux，不曉得我筆記有沒有做錯，兩個mux的1(代表rt)，2(表rs)
→ numin:然後我就不懂B大說的因為前饋都是rt，然後rs沒產生就設成0是
→ numin:怎麼設的了，感謝各位耐心的講解，謝謝。
→ numin:另外想問兩個mux的差別是在哪，看了很久還是搞不懂，謝謝。
推 Bearcome:你看一下前一頁的偵測碼吧
→ gy472679:兩個MUX是用來控制 EXE stage 要送進去的alu運算的rs rt
推 Bearcome:a符合二版P455第四個偵測碼
→ Bearcome:b符合第二個偵測碼
→ gy472679:選0,0代表不用forward 0,1表示從MEM/WB 前饋rt到exe stag
→ gy472679:怎麼選 應該就是由forward unit 裡面run page27的危障偵
→ numin:請問一下，上面的mux是代表rs暫存器，下面則是rt暫存器嗎？
→ cola1230:其實你有課本 這些不是都有圖可以看嗎...
推 Bearcome:沒錯啊~
→ numin:感謝B大，g大。
→ numin:謝謝兩位耐心的講解，我終於懂了...
→ numin:原來我的圖上面標錯，一直想說怎麼上下都有rs，rt，所以才會
→ numin:在設定時，一直設定不出來...在B大說出四和二偵測碼後，我才
→ numin:發現...感謝B大提醒。也謝謝g大，你在CC4時，解釋用到
→ numin:bubble pcwrite時，讓我更加清楚整個過程，再次謝謝兩位。
→ numin:回c大，課本前後翻了很多次還是看不懂...看現在終於知道錯在
→ numin:哪了，也謝謝你。
→ numin:                                      但