流水线的数据冲突分为三类:WAR,RAW,WAW

https://wenku.baidu.com/view/e066926d48d7c1c708a14508.html

  • WAR: write after read 相关性,又称先读后写相关性。比如下面的指令序列,第一条指令会读取x4,第二条指令会写x4。在流水线中,如果第二条指令比第一条指令先写x4,则第一条指令就会读出错误的值。

add x5, x4,x6

add x4, x3, x2

  • WAW: write after write 相关性,又称先写后写相关性。比如下面的指令序列,两条指令都会写x5。在流水线中,如果第二条指令比第一条指令先写x5,就会引起逻辑错误。

add x5, x4,x6

add x5, x3, x2

  • RAW:read after write相关性,又称先写后读相关性。比如下面指令序列,如果第二条指令,在第一条指令写x5之前,第二条指令先读x4,就会引起逻辑错误。

add x5, x4,x6

add x4, x5, x2

由于蜂鸟E200系列是按序派遣,按顺序写回的微架构,在指令派遣时候就已经从通用寄存器数组中读取了源操作数。后续执行的指令写回regfile的操作不可能影响到前面指令的读取,所以不可能发生WAR相关性造成的数据冲突。

正在派遣的指令处在流水线的第二级,假设之前派遣的指令是单周期指令,则前序指令肯定已经完成了执行且将结果写回了Regfile。因此正在派遣的指令不可能会发生RAW数据冲突。但是假设之前派遣的指令是多周期指令(长指令),由于指令需要多个周期才能写回结果。因此正在派遣的指令可能会产生前序相关的RAW相关性。

正在派遣的指令处在流水线的第二级,假设之前派遣的指令是单周期指令,则前序指令肯定已经完成了执行且将结果写回了Regfile。因此正在派遣的指令不可能会发生WAW数据冲突。但是假设之前派遣的指令是多周期指令(长指令),由于指令需要多个周期才能写回结果。因此正在派遣的指令可能会产生前序相关的WAW相关性。

为了能检测出长指令的RAW和WAW相关性,蜂鸟E200使用了一个outstanding instruction track fifo(OITF)模块。在流水线的派遣(Dispatch)点,每一次派遣一个长指令,则会在OITF中分配一个表项(Entry),在这个表项中会存储该长指令的结果寄存器索引。在流水线的写回(Write-back)点,每次按顺序写回一个长指令之后,就会将此指令在OITF中的表项移除。

每条指令派遣时,都会将本指令的源操作数和目的操作数寄存器索引和OITF中的各个表项进行比对,从而判断本指令是否与已经被派遣出,且尚未写回的长指令产生RAW和WAW相关性。如果产生相关性,则stall住当前指令的派遣。如果没有RAW和WAW相关性,且该指令为多周期长指令,把该指令写入OITF,如果OITF是full,则仍要stall住管线,等待OITF释放空间后,再写入并派遣。

在writeback模块,会进行长指令写回仲裁,长指令写回regfile后,会释放OITF中相应的表项。

OITF代码如下,如果fifo full,则dis_ready=0, 与dispatch模块握手失败,不会发送新的dispatch进来。如果不为空,会发送新的指令进来进行判断。

`include "e203_defines.v"

module e203_exu_oitf (
output dis_ready, input dis_ena, //dispatch a long instruction enable signal
input ret_ena, //write back a long instruction enable signal output [`E203_ITAG_WIDTH-1:0] dis_ptr, //write pointer
output [`E203_ITAG_WIDTH-1:0] ret_ptr, //read pointer output [`E203_RFIDX_WIDTH-1:0] ret_rdidx,
output ret_rdwen,
output ret_rdfpu,
output [`E203_PC_SIZE-1:0] ret_pc, input disp_i_rs1en, // enable if current dispatch instruction fetch first source operand
input disp_i_rs2en, // ...
input disp_i_rs3en, // ...
input disp_i_rdwen, // enable if current dispatch instruction write back to register
input disp_i_rs1fpu, // enable if current dispath instruction need to read float gpr
input disp_i_rs2fpu, //...
input disp_i_rs3fpu, //...
input disp_i_rdfpu, //enable if current dipatch instruction need to write back to float register files.
//register index
input [`E203_RFIDX_WIDTH-1:0] disp_i_rs1idx,
input [`E203_RFIDX_WIDTH-1:0] disp_i_rs2idx,
input [`E203_RFIDX_WIDTH-1:0] disp_i_rs3idx,
input [`E203_RFIDX_WIDTH-1:0] disp_i_rdidx,
input [`E203_PC_SIZE -1:0] disp_i_pc, //pc of current dispatch instruciotn output oitfrd_match_disprs1, //dispatch instruction rs1 is same as any item of result register in oitf
output oitfrd_match_disprs2, //...
output oitfrd_match_disprs3, //...
output oitfrd_match_disprd, //dispatch instruction rd is same as any item of result register in oitf.
//if empty, no conflict
output oitf_empty,
input clk,
input rst_n
); wire [`E203_OITF_DEPTH-1:0] vld_set;
wire [`E203_OITF_DEPTH-1:0] vld_clr;
wire [`E203_OITF_DEPTH-1:0] vld_ena;
wire [`E203_OITF_DEPTH-1:0] vld_nxt;
wire [`E203_OITF_DEPTH-1:0] vld_r; //if it is valid signal in all item
wire [`E203_OITF_DEPTH-1:0] rdwen_r;// if it is write back register in all item
wire [`E203_OITF_DEPTH-1:0] rdfpu_r; //result register in all item if are float
wire [`E203_RFIDX_WIDTH-1:0] rdidx_r[`E203_OITF_DEPTH-1:0]; //register index in all items
// The PC here is to be used at wback stage to track out the
// PC of exception of long-pipe instruction
wire [`E203_PC_SIZE-1:0] pc_r[`E203_OITF_DEPTH-1:0]; wire alc_ptr_ena = dis_ena; //dispatch a long instruction enable signal, as write pointer enable signal
wire ret_ptr_ena = ret_ena; //write back a long instruction enable signal, as read pointer enable signal wire oitf_full ; wire [`E203_ITAG_WIDTH-1:0] alc_ptr_r; //write pointer, long instruction dispatch
wire [`E203_ITAG_WIDTH-1:0] ret_ptr_r; //read pointer, long instruction write back generate
if(`E203_OITF_DEPTH > 1) begin: depth_gt1//{
//extra mark bit for write full
wire alc_ptr_flg_r;
wire alc_ptr_flg_nxt = ~alc_ptr_flg_r;
wire alc_ptr_flg_ena = (alc_ptr_r == ($unsigned(`E203_OITF_DEPTH-1))) & alc_ptr_ena; sirv_gnrl_dfflr #(1) alc_ptr_flg_dfflrs(alc_ptr_flg_ena, alc_ptr_flg_nxt, alc_ptr_flg_r, clk, rst_n); wire [`E203_ITAG_WIDTH-1:0] alc_ptr_nxt;
//if write to fifo depth, write ptr = 0,otherwise write ptr = write ptr + 1
assign alc_ptr_nxt = alc_ptr_flg_ena ? `E203_ITAG_WIDTH'b0 : (alc_ptr_r + 1'b1); sirv_gnrl_dfflr #(`E203_ITAG_WIDTH) alc_ptr_dfflrs(alc_ptr_ena, alc_ptr_nxt, alc_ptr_r, clk, rst_n); //extra mark bit for read empty
wire ret_ptr_flg_r;
wire ret_ptr_flg_nxt = ~ret_ptr_flg_r;
wire ret_ptr_flg_ena = (ret_ptr_r == ($unsigned(`E203_OITF_DEPTH-1))) & ret_ptr_ena; sirv_gnrl_dfflr #(1) ret_ptr_flg_dfflrs(ret_ptr_flg_ena, ret_ptr_flg_nxt, ret_ptr_flg_r, clk, rst_n); wire [`E203_ITAG_WIDTH-1:0] ret_ptr_nxt;
//if read to fifo depth, read ptr = 0, otherwise read prt = read prt + 1
assign ret_ptr_nxt = ret_ptr_flg_ena ? `E203_ITAG_WIDTH'b0 : (ret_ptr_r + 1'b1); sirv_gnrl_dfflr #(`E203_ITAG_WIDTH) ret_ptr_dfflrs(ret_ptr_ena, ret_ptr_nxt, ret_ptr_r, clk, rst_n);
//empty, full mark
assign oitf_empty = (ret_ptr_r == alc_ptr_r) & (ret_ptr_flg_r == alc_ptr_flg_r);
assign oitf_full = (ret_ptr_r == alc_ptr_r) & (~(ret_ptr_flg_r == alc_ptr_flg_r));
end//}
else begin: depth_eq1//}{
assign alc_ptr_r =1'b0;
assign ret_ptr_r =1'b0;
assign oitf_empty = ~vld_r[0];
assign oitf_full = vld_r[0];
end//}
endgenerate//} assign ret_ptr = ret_ptr_r;
assign dis_ptr = alc_ptr_r; ////
//// // If the OITF is not full, or it is under retiring, then it is ready to accept new dispatch
//// assign dis_ready = (~oitf_full) | ret_ena;
// To cut down the loop between ALU write-back valid --> oitf_ret_ena --> oitf_ready ---> dispatch_ready --- > alu_i_valid
// we exclude the ret_ena from the ready signal
assign dis_ready = (~oitf_full); wire [`E203_OITF_DEPTH-1:0] rd_match_rs1idx;
wire [`E203_OITF_DEPTH-1:0] rd_match_rs2idx;
wire [`E203_OITF_DEPTH-1:0] rd_match_rs3idx;
wire [`E203_OITF_DEPTH-1:0] rd_match_rdidx; genvar i;
generate //{
for (i=0; i<`E203_OITF_DEPTH; i=i+1) begin:oitf_entries//{
//every time, assign a item and write pointer same as current i, then
//valid set is high
assign vld_set[i] = alc_ptr_ena & (alc_ptr_r == i);
//every time, assign a item and read pointer same as current i, then
//valid clr is high
assign vld_clr[i] = ret_ptr_ena & (ret_ptr_r == i);
assign vld_ena[i] = vld_set[i] | vld_clr[i];
assign vld_nxt[i] = vld_set[i] | (~vld_clr[i]); sirv_gnrl_dfflr #(1) vld_dfflrs(vld_ena[i], vld_nxt[i], vld_r[i], clk, rst_n);
//Payload only set, no need to clear
sirv_gnrl_dffl #(`E203_RFIDX_WIDTH) rdidx_dfflrs(vld_set[i], disp_i_rdidx, rdidx_r[i], clk);
sirv_gnrl_dffl #(`E203_PC_SIZE ) pc_dfflrs (vld_set[i], disp_i_pc , pc_r[i] , clk);
sirv_gnrl_dffl #(1) rdwen_dfflrs(vld_set[i], disp_i_rdwen, rdwen_r[i], clk);
sirv_gnrl_dffl #(1) rdfpu_dfflrs(vld_set[i], disp_i_rdfpu, rdfpu_r[i], clk);
//compare dispatch source operand with result register in fifo
assign rd_match_rs1idx[i] = vld_r[i] & rdwen_r[i] & disp_i_rs1en & (rdfpu_r[i] == disp_i_rs1fpu) & (rdidx_r[i] == disp_i_rs1idx);
assign rd_match_rs2idx[i] = vld_r[i] & rdwen_r[i] & disp_i_rs2en & (rdfpu_r[i] == disp_i_rs2fpu) & (rdidx_r[i] == disp_i_rs2idx);
assign rd_match_rs3idx[i] = vld_r[i] & rdwen_r[i] & disp_i_rs3en & (rdfpu_r[i] == disp_i_rs3fpu) & (rdidx_r[i] == disp_i_rs3idx);
assign rd_match_rdidx [i] = vld_r[i] & rdwen_r[i] & disp_i_rdwen & (rdfpu_r[i] == disp_i_rdfpu ) & (rdidx_r[i] == disp_i_rdidx ); end//}
endgenerate//}
//rs1 in fifo, so RAW relative
assign oitfrd_match_disprs1 = |rd_match_rs1idx;
//rs2 in fifo, so RAW relative
assign oitfrd_match_disprs2 = |rd_match_rs2idx;
//rs3 in fifo, so RAW relative
assign oitfrd_match_disprs3 = |rd_match_rs3idx;
//rd in fifo, so WAW relative
assign oitfrd_match_disprd = |rd_match_rdidx ; assign ret_rdidx = rdidx_r[ret_ptr];
assign ret_pc = pc_r [ret_ptr];
assign ret_rdwen = rdwen_r[ret_ptr];
assign ret_rdfpu = rdfpu_r[ret_ptr]; endmodule

E203数据冲突处理OITF的更多相关文章

  1. 蜂鸟E203 IFU模块

    E203的IFU(instruction fetch unit)模块主要功能和接口如下: IFU的PC生成单元产生下一条指令的PC. 该PC传输到地址判断和ICB生成单元,就是根据PC值产生相应读指请 ...

  2. ORA-00001: unique constraint (...) violated并不一定是数据冲突

    原文链接:http://blog.163.com/jet_it_life/blog/static/205097083201301410303931/ 收到一位测试人员RAISE的JIRA,说在某张表上 ...

  3. SQLServer 可更新订阅数据冲突的一个原因

    原文:SQLServer 可更新订阅数据冲突的一个原因 可更新订阅为什么有冲突? 可更新订阅中,当升级增加一个字段时,通常在发布服务器的发布数据库中增加,对表增加字段后,发布自动同步到订阅数据库中(复 ...

  4. E203 itcm

    E203 itcm是64Kb,所以地址总线为16位,2^16=64Kb, 数据线宽度为64 bits(8 bytes),所以address width是16-3=13bit,ram depth 是2^ ...

  5. 在vcs中编译及运行测试E203例子

    E203的Makefile默认是调用 iverilog编译rtl,我们可以做如下修改,使其支持vcs编译. 1. 首先修改e200_opensource/tb/tb_top.v, 增加dump波形的两 ...

  6. E203 CSR rtl实现分析

    CSR状态控制寄存器,每个hart都有自己的CSR.对于每个hart,可以配置的状态寄存器是4k.CSR寄存器的功能见:https://www.cnblogs.com/mikewolf2002/p/1 ...

  7. E203 CSR寄存器

    RiscV架构则定义了一些控制和状态寄存器(CSR),用于配置或记录一些运行的状态.CSR寄存器是处理器内核内部的寄存器,使用专有的12位地址编码空间,对一个hart,可以配置4k的CSR寄存器. 蜂 ...

  8. E203 译码模块(1)

    E203是两级流水线结构,第一级是IFU进行取指操作,第二级包括译码.执行.交付和写回等功能.架构图如下: https://www.cnblogs.com/images/cnblogs_com/mik ...

  9. 蜂鸟E203系列——Linux开发工具

    欲观原文,请君移步 Vivado安装 vivado是运行工程的工具,所以必须安装 后台回复[vivado2017]可获取vivado 2017.4 | 后台回复[vivado2020]可获取vitis ...

随机推荐

  1. Python3 进程、线程和协程

    Infi-chu: http://www.cnblogs.com/Infi-chu/ 进程.线程和协程的对比 1.定义对比 进程:是系统进行资源分配的基本单位,每启动一个进程,操作系统都需要为其分配运 ...

  2. Thymeleaf常用语法:条件判断 if、switch case

    if语句条件判断使用th:if,它会判断表达式是否成立,表达式的结果支持boolean.number.character.String及其他类型.满足下面情况,if语句成立:(1) 表达式的结果是数字 ...

  3. ORACLE DATAGUARD 日志传输状态监控

    ORACLE DATAGUARD的主备库同步,主要是依靠日志传输到备库,备库应用日志或归档来实现.当主.备库间日志传输出现GAP,备库将不再与主库同步.因此需对日志传输状态进行监控,确保主.备库间日志 ...

  4. Under what conditions should the 'start_udev' command be run?

    环境 Red Hat Enterprise Linux 问题 We run start_udev as part of the storage allocation procedure that we ...

  5. andorid popupwindow 更新时动画的实现,可实现一个窗口被一个窗口推上去的效果

    最近由于项目需要,一直在寻找一个弹出窗口,在另一个弹出窗口弹出时,推上去的效果,居然找不到,经过不懈的努力,终于实现了popupwindow在更新时的动画. 先上代码: import android. ...

  6. centos7.6使用openssl生成CA签署的证书个人实验笔记

    准备:客户端centos6.10  服务端Centos7.6 实验:客户端生成证书请求,服务端颁发证书,最后吊销其中一个证书 1.先在服务端上的/etc/pki/CA/目录生成rsa的私钥: 2.在服 ...

  7. Liu Junqiao:Raid 0 1 5 6 特性

    Raid工作原理及优缺点 Raid工作原理及优缺点Raid 0Raid 1Raid 5Raid 6Raid 1 0Raid 5 0Raid 6 0 Raid 0 特点 采用剥离,数据将在几个磁盘上进行 ...

  8. 算法问题实战策略 NTHLON

    地址 https://algospot.com/judge/problem/read/NTHLON #include <iostream> #include <vector> ...

  9. 微信小程序图像增强img.superresolution接口

    整体流程: 获得access_token 调用img.superresolution得到media_id 根据media_id下载图片 注:虽然以下的几个接口都是服务端API,但是我都是在客户端调用的 ...

  10. Repair Microsoft.VisualStudio.MinShell.Msi.Resources 2203 error And visual studio 2019 key

    1. Go to the properties of "My computer" 2. Go to advanced settings of the system 3. Go to ...