5.1 流水线数据相关问题
- 结构相关：由于硬件资源满足不了指令执行的要求，发生硬件资源冲突而产生的相关。比如，指令和数据都共享一个存储器，在某个时钟周期，流水线既要完成某条指令对存储器中数据的访问操作，又要完成后续的取指令操作，这样就会发生存储器访问冲突，产生结构相关。
- 数据相关：流水线中执行的几条指令中，一条指令依赖前面指令的执行结果。
- 控制相关：流水线中的分支指令或者其他需要改写PC的指令造成的相关。
- 本节重点讨论数据相关的问题，分三种情况：RAW,WAR,WAW
（1） RAW: read after write,指令j在指令i后，必须i执行完成之后j才能执行
（2） WAR:write after read,…
（3）WAW:write after write,指令j是在指令i后面执行的指令，i将数据写入寄存器后j再写入寄存器，否则该寄存器的值不是最新值。 - 分析流水线的工作流程，WAW和WAR都不存在，只存在RAW,包括3种情况：
（1）相邻指令间存在数据相关，也称为流水线译码，执行阶段数据相关
（2）相隔1条指令的指令间存在数据相关，也称为流水线译码，访存阶段数据相关
（3）相隔2条指令的指令间存在数据相关，也称为流水线译码，回写阶段存在数据相关 - （3）的解决方法，判断要读取的寄存器是否是在下一个时钟上升沿要写入的寄存器，那么将要写入的数据直接作为结果输出。
- 对于(1)和（2）的解决方法有三种：
（1）插入暂停周期
（2）编译器调度
（3）数据前推：
5.2 OpenMIPS对数据相关问题的解决措施
- 采用数据前推的方法
译码阶段的ID模块回根据送入的信息，进行综合判断，解决数据相关，给出最后要参与运算的操作数。
5.3 测试数据相关问题的解决效果
编译、仿真，观察$1变化过程是否与预期相同
5.4 逻辑、移位操作与空指令说明
- 逻辑操作指令8条：and,andi,or,ori,xor,xori,nor,lui,其中or指令已经实现，现在补充实现其余7条指令
- 移位操作指令6条：sll,sllv.sra.srav.srl.srlv
- 空指令2条：nop,ssnop
- sync,pref两条指令分别用于保证加载存储顺序，缓存预取，在OpenMIPS中都当做nop指令
5.5 修改OpenMIPS以实现逻辑、移位操作与空指令
5.5.1 修改译码阶段的ID模块
5.5.2 修改执行阶段的EX模块
5.6 测试程序1-测试逻辑操作实现效果
5.7 测试程序2-测试移位操作与空指令实现效果
5.8 小结
