マイクロプロセッサパイプラインの危険は、指示実行中に遅延やエラーを引き起こす可能性がある状況です。 これらの危険性を理解することは、効率的なプロセッサの設計とパフォーマンスの最適化に不可欠です。 この記事では、さまざまな危険性や、効果を緩和するために使用される実用的なソリューションについて説明します。

パイプラインの危険のタイプ

パイプラインの危険性は、構造上の危険性、データハザード、および制御危険性を3つのカテゴリに分類されます。各タイプは、スムーズな指示フローを維持する際にユニークな課題を提示します。

構造危険物

構造上の危険性は、ハードウェアリソースが指示の重複実行をサポートする不十分である場合に起こります。例えば、2つの指示が同じメモリユニットを同時にする必要がある場合、競合が発生した。この問題を解決すると、競合を避けるためにリソースの可用性やスケジューリングの指示が増加する。

データハザード

未完了の指示の結果に応じて、指示が行われるとデータハザードが起こります。これらのハザードは、誤ったデータが使用されるか、実行中に遅延する可能性があります。転送やパイプラインのスタイルなどの技術は、データハザードに対処するために使用されます。

危険性を制御する

コントロールハザードは、プログラムフローのブランチの指示と決定ポイントに関連しています。 プロセッサがブランチの結果がわからない場合は、誤った指示を差し込むことがあります。 ブランチ予測と遅延ブランチングは、ハザードを制御するための一般的なソリューションです。

  • ハードウェアリソースの拡大
  • 指示のスケジューリング
  • フォワードテクニック
  • パイプラインの屋台
  • ブランチ予測アルゴリズム