Chapter 2: Instruction-Level Parallelism

1 Dependences

1.1 Data Dependences

Example

FLD  F0, 0(R1)
FADD.D  F4, F0, F2

1.2 Name Dependences

名是指指令所访问的寄存器或存储器单元的名称。如果两条指令使用相同的名，但是它们之间并没有数据流动，则称这两条指令存在名相关。

• F：浮点数运算
• ADD SUB 为一条路，MUL DIV 为另一条路
• anti dependence：指令j写的名与指令i读的名相同,则称指令i和j发生了反相关。 反相关指令之间的执行顺序是必须严格遵守的，以保证i读的值是正确的
• output dependence：

Example

1. anti dependence:

   FDIV.D     F2, F6, F4
   FADD.D     F6, F0, F12
   FSUB.D     F8, F6, F14
   

Change F6 as S

2. Output dependence:

   FDIV.D     F2, F6, F4
   FADD.D     F6, F0, F12
   FSUB.D     F2, F6, F14
   

Change F2 as S

1.2 Control Dependences

s1 只在 s2 成立/不成立时执行（分支跳转）

2 Hazards

2.1 Structure Hazard

2.2 Data Hazard

• RAW：Read After Write
• WAR：Write After Read
• WAW: Write After Write

2.3 Control Hazard

Branch History Table (BHT)

• 1-bit predictor: Inner loop branches mispredicted twice!
• 2-bit predictor: Inner loop branches mispredicted only once!

2 Dynamic Scheduling

2.1 stages

• Issue (IS): decode, check for structural hazards (in-order issue)
• Read Operands (RO): Wait until no data hazards, then read operands (out of order execution)

	IS	EX	WB
FLD F6, 34(R2)	1	3	4
FLD F2, 45(R3)	2	4	5
FMUL.D F0, F2, F4	3	6~15	16
FSUB.D F8, F6, F2	4	6~7	8
FDIV.D F10, F0, F6	5	17~56	57
FADD.D F6, F8, F2	6	9~10	11