[컴퓨터 구조] Control Hazard in Pipelined Datapath

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앞의 글을 읽으시면 이해에 도움이 됩니다.

 

2022.11.11 - [Computer Science/컴퓨터 구조] - [컴퓨터 구조] Control Hazard

[컴퓨터 구조] Control Hazard

2022.11.16 - [Computer Science/컴퓨터 구조] - [컴퓨터 구조] Data Hazard in Pipelined Datapath

[컴퓨터 구조] Data Hazard in Pipelined Datapath

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1. Control Hazard

 

 

Branch는 MEM Stage에 도달하기 전까지 발생하지 않습니다.

따라서 만약 Branch를 해야 한다면, MEM Stage 이전의 모든 Stage의 값은 날려야 하는 불상사가 생깁니다.

다만 ID Stage에서 미리 비교를 함으로써 한 번의 stall로 손실을 최소화 할 수 있습니다.

그렇기 위해서는 무엇을 먼저 비교를 해야 할까요?

• 우선 branch target address를 계산한다. -> target address adder
• branch decision을 평가한다. -> register comparator

ID 단계에서 Register 두 개의 값이 같은지를 판단하며, 동시에 branch address를 계산해야 합니다.

만약 branch를 한다면 IF stage의 모든 정보를 날려야 하기 때문에 그것을 해주는 또 다른 Control line이 있어야 합니다.

(참고로 해당 글에서는 branch address는 beq만 취급함, bge, bne는 취급하지 않음)

 

따라서 Branch가 Taken 되었을 때의 그림을 보겠습니다.

 

파란색 네모가 새로 생긴 Unit입니다.

맨 우측 Unit은 레지스터 두 개가 같은지를 판단합니다.

3번째 네모는 Imm Gen에서 생성된 Imm 값이 PC와 더해지는 모습을 볼 수 있습니다.

마지막으로 Branch Taken이 된다면 IF.Flush에서 IF/ID의 모든 정보를 날리며,

새로운 PC 값으로 업데이트 합니다.

 

원래는 MEM Stage에서 Branch 결정이 났는데, 이제는 ID Stage에서 결정이 나네요.

그와 마찬가지로 ALU에서는 zero signal이 사라진 모습을 볼 수 있습니다.

 

따라서 Branch Taken이 되었으므로 다음 Clock Cycle에서는 아래의 그림이 됩니다.

ID Stage의 모든 값이 날아가고, 새로운 PC에서 명령어를 반입했습니다.

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2. Pipeline Summary

 

 

 

Pipelined Datapath

Pipelined에 대한 글은 여기서 끝내도록 하겠습니다.

시간이 된다면 Simple Version도 쓰겠습니다.

 

다음 글부터는 Memory Hierarchy에 대해서 쓰도록 하겠습니다.

 

2022.11.22 - [Computer Science/컴퓨터 구조] - [컴퓨터 구조] Introduction to the Memory Hierarchy

[컴퓨터 구조] Introduction to the Memory Hierarchy

 

모두 고생하셨습니다.

 

지적 환영합니다.