为什么数据转发和停顿周期在处理负载使用危害方面比 NOP 更有效？

Question

我们可以同时使用NOPs数据转发和停顿周期来解决数据和负载使用风险。但是，如果我们有多个数据危险，那么使用 解决所有这些危险会变得非常低效NOPs，因为它们会增加程序的运行时间。相比之下，如果我们有负载使用风险，我们可以使用数据转发和停顿周期来解决风险，并提供更有效的结果。我的问题是，与停顿周期相结合的数据转发如何成为处理数据危险的更有效方法NOPs？因为当我们添加一个停顿周期时，程序必须等待一个时钟周期以允许数据转发（MEMto EX）。因此时钟周期计数将增加 1。

Answer 1

数据转发克服了一些危险，认识到由先前指令计算的必要值比它出现在寄存器中时更早可用。因此，数据转发始终是对停顿和 NOP 的胜利。

当然，有时需要停转，就像您描述的负载使用危险的情况一样。在小的情况下，停顿与 NOP 具有相同的效果，但是：

没有 NOP 的代码大小更小。代码大小对指令缓存有巨大影响——这会影响性能，因此代码大小不可忽视。

此外，从架构寿命的角度来看，虽然我们可能知道某些微架构设计所需的 NOP 数量，但这很可能会在未来的微架构中发生变化，因此插入旧程序的 NOP 不再起作用在较新的硬件上正确。因此，我们得出结论，让硬件停顿比插入 NOP 更好。

例如，故障机器可能会在内部重新排列指令以覆盖 MEM->EX 危险（NOP 只会妨碍）。