计算机组成原理中,结构冒险、数据冒险和控制冒险的处理方法如下:
结构冒险
产生原因:不同流水线阶段在同一时刻需要使用同一硬件资源,产生资源冲突。 处理方法:通过加入同类型资源,或改变资源的设计来减少或消除冲突。例如,现代CPU内部的高速缓存部分进行了区分,把高速缓存分成了指令缓存和数据缓存两部分,以避免取指令和数据访问时的资源冲突。
数据冒险
产生原因:指令之间存在数据依赖性,即后一条指令需要用到前一条指令的执行结果。 处理方法:采用定向技术或调度技术来减少停顿时间。定向技术(也称转发技术或旁路技术)可以将前一条指令的执行结果直接传递给后一条指令,从而避免停顿。此外,还可以通过重新排序指令来消除数据冒险。
控制冒险
产生原因:分支指令的执行导致流水线中的指令顺序发生变化,产生控制冲突。 处理方法:通过分支预测及预测执行技术来解决。分支预测技术可以预测分支指令的执行结果,从而提前取指和执行相应的指令。如果预测错误,则通过停顿流水线的方式进行补救。这种预测+停顿双管齐下的方式,相比于单纯的让流水线停顿,平均效率要提升不少。 以上方法可以有效地处理计算机组成原理中的结构冒险、数据冒险和控制冒险问题,提高流水线的执行效率和性能。