Современные высокопроизводительные компьютеры

Например, предположим, что имеют место следующие задержки функциональных устройств и скорости повторения операций: Функциональное устройство
Задержка
Скорость повторения
Целочисленное АЛУ
1
1
Сложение с ПТ
4
2
Умножение с ПТ (и целочисленное)
6
3
Деление с ПТ (и целочисленное)
15
15

На рис. 5.19 представлена структура подобного конвейера. Ее реализация требует введения конвейерной регистровой станции EX1/EX2 и модификации связей между регистрами ID/EX и EX/MEM.

Рис. 5.19. Конвейер с многоступенчатыми функциональными устройствами
Конфликты и ускоренные пересылки в длинных конвейерах
Имеется несколько различных аспектов обнаружения конфликтов и организации ускоренной пересылки данных в конвейерах, подобных представленному на рис. 5.19:
Поскольку устройства не являются полностью конвейерными, в данной схеме возможны структурные конфликты. Эти ситуации необходимо обнаруживать и приостанавливать выдачу команд.
Поскольку устройства имеют разные времена выполнения, количество записей в регистровый файл в каждом такте может быть больше 1.
Возможны конфликты типа WAW, поскольку команды больше не поступают на ступень WB в порядке их выдачи для выполнения. Заметим, что конфликты типа WAR невозможны, поскольку чтение регистров всегда осуществляется на ступени ID.
Команды могут завершаться не в том порядке, в котором они были выданы для выполнения, что вызывает проблемы с реализацией прерываний.
Прежде чем представить общее решение для реализации схем обнаружения конфликтов, рассмотрим вторую и третью проблемы.
Если предположить, что файл регистров с ПТ имеет только один порт записи, то последовательность операций с ПТ, а также операция загрузки ПТ совместно с операциями ПТ может вызвать конфликты по порту записи в регистровый файл. Рассмотрим последовательность команд, представленную на рис. 5.20. В такте 10 все три команды достигнут ступени WB и должны произвести запись в регистровый файл.