Mikroprosessorin putkivahingot ovat tilanteita, jotka voivat aiheuttaa viiveitä tai virheitä ohjeistuksen toteuttamisen aikana. Näiden vaarojen ymmärtäminen on olennaista tehokkaiden prosessorien suunnittelussa ja suorituskyvyn optimoinnissa. Tässä artikkelissa tarkastellaan vaaratyyppejä ja käytännön ratkaisuja, joita käytetään niiden vaikutusten lieventämiseksi.

Putkijohtojen vaaratyypit

Putkistovaaroja luokitellaan yleensä kolmeen luokkaan: rakenteellisiin vaaroihin, tietovaaroihin ja kontrollivaaroihin.

Rakenteelliset vaarat

Rakenteellisia vaaroja syntyy silloin, kun laitteistoresurssit eivät riitä tukemaan ohjeiden päällekkäistä toteuttamista. Esimerkiksi jos kaksi ohjetta vaativat saman muistiyksikön samanaikaisesti, syntyy ristiriita. Tämän ratkaiseminen edellyttää resurssien saatavuuden lisäämistä tai aikataulujen antamista konfliktien välttämiseksi.

Tietovaarat

Tietovaarat tapahtuvat, kun ohjeet riippuvat aiempien ohjeiden tuloksista, jotka eivät ole vielä valmistuneet. Nämä vaarat voivat aiheuttaa vääriä tietoja tai viivästyksiä toteutuksessa. Tietojen käsittelyyn käytetään esimerkiksi huolinta- ja putkistokojuja.

Valvontavaarat

Ohjausvaarat liittyvät haaraohjeisiin ja ohjelman virtauspisteisiin. Kun prosessori ei tiedä haaran tulosta, se voi hakea vääriä ohjeita. Haaraennustus ja haarautumisen viivästyminen ovat yleisiä ratkaisuja vaarojen hallitsemiseksi.

  • Rautateiden resurssien lisääminen
  • Ohjeiden aikataulu
  • Välitystekniikat
  • Putkijohtojen pesät
  • Haaraennustusalgoritmit