计算机体系结构
评述解决数据相关的技术在DLX流水线的应用。
题目
评述解决数据相关的技术在DLX流水线的应用。
参考答案和解析
正确答案:
在DLX中，由于ALU和数据存储器都要接受操作数，设置从寄存器文件EX/MEM和MEM/WB到这两个单元输入的定向路径，还有DLX的零监测单元在EX周期完成分支条件检测操作，也设置到该单元的定向路径，减少了数据相关带来的暂停；但并不是所有数据相关带来的暂停都可通过定向技术来消除，采用暂停技术，设置一个“流水线互锁”的功能部件，一旦流水线互锁检测到数据相关，流水线暂停执行发生数据相关指令后续的所有指令，直到该数据相关解决为止。利用编译器技术，重新组织代码顺序也可消除数据相关带来的必然暂停。
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相似问题和答案
第1题：
DLX流水线分为哪几个功能段？
正确答案: 取指、译码、执行、访存、写回五个操作功能段。
第2题：
解决流水线数据相关的方法有哪些？
正确答案: （1）定向技术：在某条指令产生一个结果之前，其他指令并不真正需要该计算结果，如果将该计结果从其产生的地方直接送到其他指令需要它的地方，就可以避免暂停。
（2）暂停技术：设置一个“流水线互锁”的功能部件，一旦流水线互锁检测到数据相关，流水线暂停执行发生数据相关指令后续的所有指令。直到该数据相关解决为止。
（3）采用编译器调度。
（4）重新组织代码顺序。
第3题：
采用数据旁路技术可以解决流水线的()
A、资源相关
B、数据相关
C、转移相关
参考答案：B
第4题：
在基本DLX流水线基础上，避免控制相关的方法有哪些？
正确答案: （1）改进硬件功能，把分支目标地址和条件的计算移到译码段进行；
（2）采用预测分支失败机制
（3）采用延迟分支机制。
第5题：
在DLX基本流水线中可采用哪些静态方法降低分支损失？
正确答案: （1）修改硬件：在ID段增加一个加法器，将计算分支目标地址的操作移到ID段完成。
（2）预测分支失败的方法
（3）延迟分支方法
第6题：
基本DLX流水线中，ALU指令在MEM段的处理动作可表示为：MEM/WB.ALUOutput←（）；
正确答案:EX/MEM.ALUOutput
第7题：
在流水线中解决数据相关的技术有哪些？
正确答案: （1）定向技术；
（2）暂停技术；
（3）采用编译器调度。
第8题：
指令流水线中出现数据相关时流水线将受阻，()可解决数据相关问题。
A.增加硬件资源
B.采用旁路技术
C.采用分支预测技术
D.以上都可以
B.采用旁路技术
C.采用分支预测技术
D.以上都可以
答案：B
解析：
旁路技术指不必等待某条指令的执行结果写回到寄存器后，再从寄存器取出结果，而是直接将执行结果通过专用通路送至需要该结果的地方，可用来解决流水线的数据相关问题。
第9题：
DLX流水线寄存器的作用是什么？
正确答案: 把数据和控制信息从一个流水段传送到下一个流水段。
第10题：
DLX流水线中，定向技术的主要思想是什么？如何实现？
正确答案: 定向技术的实现：在某一个功能单元的输入端和与某一个功能单元输出端具有数据通路的流水寄存器之间通过多路器建立通路。
当定向硬件检测到前面某条指令的结果寄存器就是当前指令的源寄存器时，控制逻辑会开通前面那条指令的结果目前所在的位置（某个流水寄存器）到当前指令所需的位置（某个功能单元的输入端）的通路。