Esercizio 18dipendenze RAW e WAW in un frammento MIPS

1  loop: lw   $1, 0($2)      # $1 <- M[$2 + 0]
2        addi $1, $1, 1      # $1 <- $1 + 1
3        sw   $1, 0($2)      # M[$2 + 0] <- $1
4        add  $2, $1, $2     # $2 <- $1 + $2
5        sub  $4, $2, $3     # $4 <- $2 - $3
6        bnz  $4, loop       # salta a loop se $4 != 0

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Metodo

Per ogni istruzione si annota quali registri legge (R) e quali scrive (W), poi si guarda ogni colonna: c'è una RAW quando un'istruzione legge un registro scritto da una precedente, una WAW quando scrive un registro già scritto da una precedente. Si confronta ogni istruzione con tutte le precedenti, non solo con quella immediatamente prima: quali dipendenze diventino stalli dipende dalla lunghezza della pipeline. Vedi Hazard nella pipelineHazard strutturali, sui dati e sul controllo; dipendenze RAW, WAR e WAW; stalli e bolle con diagrammi; data forwarding (bypass) e caso load-use; riordino delle istruzioni da parte del compilatore e dell'hardware; costo dei salti.Hazard nella pipeline →.

Attenzione a lw e sw: nella lw il primo registro è scritto, nella sw è letto (è il dato da mettere in memoria). La sw non scrive registri.

Tabella

Dipendenze RAW

• Registro $1 (scritto da 1 e da 2):
  • 2 da 1 (la addi legge $1 caricato dalla lw);
  • 3 da 2 e da 1;
  • 4 da 2 e da 1.
• Registro $2 (scritto solo da 4): 5 da 4. Le letture di $2 in 1 e 3 vengono prima della scrittura, quindi non sono RAW.
• Registro $4 (scritto da 5): 6 da 5.

Dipendenze WAW

• Registro $1: 2 da 1 (entrambe scrivono $1).
• Nessun'altra: $2 è scritto solo da 4, $4 solo da 5.

Osservazioni

• La dipendenza effettiva per il valore letto è quella con l'ultima scrittura precedente (la 3 usa il $1 prodotto dalla 2), ma l'esercizio chiede di elencarle tutte.
• In una pipeline che esegue in ordine le WAW non causano problemi; vanno comunque saputi riconoscere.
• Per completezza, ci sono anche due WAR: la 4 scrive $2, che 1 e 3 leggono prima.