寄存器重命名過程的恢復(fù)

當(dāng)發(fā)生異常、分支預(yù)測失敗時，指令占用 RAT、ROB 和 Issue Queue 等資源恢復(fù)

使用 Checkpoint 對 RAT 進行恢復(fù)

對一個正在工作的部件來說，兩種方式

名字	隨機訪問的 GC	串行訪問 GC
縮寫	Random Access GC, RAGC	Sequential Access GC，SAGC
區(qū)別	將整個內(nèi)容放到任意 GC 中	逐步地移位才能放到指定的 GC 中
和主存儲器連接方式	連接每個 GC	連接單個 GC
要求	驅(qū)動負載較大（接緩沖器）	恢復(fù)時，可能需要移位多次
選擇	更合適

• MBC（Main Bit Cell）
  • SRAM 最小存儲單元
  • 兩讀一寫
• CBC（Checkpoint Bit Cell）
  • 一讀一寫

RAT 狀態(tài)保存時（Allocation）：將 MBC 的內(nèi)容復(fù)制到指定的 CBC 中
RAT 狀態(tài)恢復(fù)時（ Restore ）：將 CBC 的內(nèi)容復(fù)制到指定的 MBC 中

使用 WALK 對 RAT 進行恢復(fù)

ROB 存儲了這條指令前對應(yīng)的物理寄存器，可以逐步倒退

當(dāng)發(fā)現(xiàn)一條分支指令預(yù)測失敗時，使用分支指令的編號，將流水線中所有相關(guān)指令都給抹除
同時暫停流水線，從 ROB 的底端開始（最新的指令），逐條將每條指令之前對應(yīng)的映射關(guān)系寫到 RAT 中。

• 分支預(yù)測錯誤時，首先需要抹除流水線，需要逐個指令地進行恢復(fù)，需要消耗很多時間（增大分支預(yù)測失敗的懲罰）
• 異常時，只需要恢復(fù)，不需要抹掉指令（因為異常需要等到該指令變成最舊的指令時才進行）

占用資源少，可用于處理異常發(fā)生頻率低的處理器

使用 Architecture State 對 RAT 進行恢復(fù)

處理器外部訪問邏輯寄存器時，RAT 中存儲的是未提交狀態(tài)，所以不一定

例子：
指令 A 提交成功，此時訪問 RAT r1 對應(yīng)的是 P34，但 D 可能出現(xiàn)異常，由此外部不應(yīng)該讀取這個映射關(guān)系

因此在提交時，也使用一個 RAT，所有正確的流水線指令都會更新 RAT，稱為 aRAT（architecture RAT）

利用 aRAT 也可以完成修復(fù)

• 出現(xiàn)分支預(yù)測失敗時，并不馬上進行 RAT 狀態(tài)修復(fù)，而是繼續(xù)執(zhí)行，直到運行到該分支指令變成最舊指令時，此時 aRAT 則是正確狀態(tài)的指令

缺點

• 流水線中存在 D-cache 缺失的 load 指令時，該分支指令需要等待很長時間才能順利離開

總結(jié)

復(fù)位方式	Checkpoint	WALK	Architecture State
內(nèi)容	將 RAT 內(nèi)容復(fù)制出來	根據(jù) ROB 序列完成刪掉、恢復(fù)指令	等待分支指令成為最老指令 利用 ARAT 復(fù)制
占用資源	多	少	直接復(fù)制比較簡單
處理速度	快	慢	可能由于 D-cache 原因變慢
常用于		異常發(fā)生概率低的處理器中	不需要過多處理，降低功耗

分發(fā)（Dispatch）

經(jīng)過重命名后，會進入

• 隊列
  • 發(fā)隊隊列 (out of order)
    • 大部分 FU (function Unit)，等待操作數(shù)
  • 發(fā)射隊列 (in order)
    • Store 指令和分支指令
• 重排序緩存 (ROB)
  • 亂序執(zhí)行的指令拉回到原始順序，并且記錄指令執(zhí)行的狀態(tài)（是否發(fā)生異常）