Mips32 在MIPS中使用NOP和STALL有什么区别

使用NOP而不是stall有什么区别。

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在使用管道的情况下，两者恰好执行相同的任务。我听不懂

我想你把术语弄糊涂了

处理器将暂停注入管道以解决数据危害（处理指令所需的数据尚不可用的情况）。NOP只是一条没有副作用的指令

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中庭 回顾5个管道阶段：

IF-指令获取（从内存中获取下一条指令）

ID-指令解码（找出这是哪条指令以及操作数是什么）

EX-Execute（执行操作）

MEM-内存访问（存储或从内存读取）

WB-写回（将结果写回寄存器）

考虑代码片段：

add $t0, $t1, $t1
sub $t2, $t0, $t0

从这里可以明显看出，第二条指令依赖于第一条指令的结果。这是一个：先读后写（RAW）；一个真正的依赖关系

sub

在其EX阶段需要

add

的值，但

add

仅在其MEM阶段-在WB阶段之前，该值不可用：

+------------------------------+----+----+----+-----+----+---+---+---+---+
|                              |         CPU Cycles                      |
+------------------------------+----+----+----+-----+----+---+---+---+---+
|         Instruction          | 1  | 2  | 3  | 4   | 5  | 6 | 7 | 8 | 9 |
+------------------------------------------------------------------------+
|       0 | add $t0, $t1, $t1  | IF | ID | EX | MEM | WB |   |   |   |   |
|       1 | sub $t2, $t0, $t0  |    | IF | ID | EX  |    |   |   |   |   |
+---------+--------------------+----+----+----+-----+----+---+---+---+---+

解决这个问题的方法是处理器插入暂停或冒泡管道，直到数据可用

+------------------------------+----+----+----+-----+----+----+-----+---+----+
|                              |         CPU Cycles                          |
+------------------------------+----+----+----+-----+----+----+-----+----+---+
|         Instruction          | 1  | 2  | 3  | 4   | 5  | 6  | 7   | 8  | 9 |
+----------------------------------------------------------------------------+
|        0 | add $t0, $t1, $t1 | IF | ID | EX | MEM | WB |    |     |    |   |
|        1 | sub $t2, $t0, $t0 |    | IF | ID | S   | S  | EX | MEM | WB |   |
+----------+-------------------+----+----+----+-----+----+---+---+---+-------+

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不

NOP

是一条不做任何事情（没有副作用）的指令。MIPS汇编程序通常支持

NOP

指令，但在

sll$zero$zero

中

此指令将占用管道的所有5个阶段。当无法在该插槽中执行任何其他有用操作时，它最常用于填充跳转或分支

j label
nop # nothing useful to put here

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如果您使用的是MIPS模拟器，您可能需要启用分支延迟时隙模拟才能看到这一点。（例如，在

spim

中使用

-delayed\u branchs

参数）

我们不应使用NOP代替暂停，反之亦然

当存在导致危害的依赖关系时，我们将使用暂停，这导致管道的特定阶段等待，直到它获得所需的数据，而在暂停的情况下使用NOP，它将只通过指令的该阶段而不做任何事情。然而，在使用NOP完成该阶段后，t阶段可用，我们需要从头开始指令，这将增加处理器的平均CPI，导致性能降低。此外，在某些情况下，该指令所需的数据可能会在重新启动指令之前被另一条指令修改，从而导致错误执行

同样的，如果我们用摊位代替NOP。 每当在执行阶段出现不可屏蔽的中断（被零除）时，我们需要在异常后传递这些阶段，而不改变处理器的状态。在这里，我们使用NOP传递管道的其余阶段，而不改变处理器的状态（比如将某个值写入寄存器或内存，这是异常生成的假值）

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在这里，我们不能使用暂停，因为下一条指令将等待暂停完成，而暂停将不会完成，因为这是一个不可屏蔽的中断（用户无法控制这些类型的指令），并且管道进入死锁。

回答此问题的大脑是否会尝试回答我的第二个问题：（一般地）NOP是否暗示上下文无关。那么NOP是否会导致上下文更改？同样，stall暗示上下文是否与我相关？不。上下文是操作系统级别的。我们谈论的是微体系结构。公认的答案非常好，但我想补充/澄清的一点是，因为每个

NOP

指令占用所有5个阶段，增加1个

两条相关指令之间的nop

指令实际上会将第二条指令延迟一个周期。因此，如果您使用上面的示例中的

add

和

sub

，您会在两条

nop

指令之间放置两条

在这两种情况下，
inst0
之后的每一条指令都将延迟2个CPU周期，所以为什么不让它暂停，等待危险消除，而不是使用
NOP
，它只是在管道中插入一个间隙，什么也不做。我仍然感到困惑。示例是分支延迟槽。ISA定义了我必须在那里放一个指令，所以如果你没有什么你想做的，那么你应该用一个什么都不做的指令来填充它。