Rocket - core - pipeline和replay

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简单介绍流水线对replay的处理。本文不研究为什么会发生replay。

 

 

1. replay的效果

 

replay经流水线传递之后，最终在wb阶段起作用：

即触发take_pc_wb，以wb_reg_pc作为地址重新取指进行执行：

这个wb_reg_pc中存放的就是wb阶段当前指令的地址。也就是说要重新执行一遍，即replay。

 

2. replay的触发

 

replay的触发，包括如下几种情况。

 

id阶段的ibuf.io.inst(0).bits.replay声明指令需要重新执行：

 

两个是ex阶段的hazard导致：

 

两个是mem阶段的dcache_kill_mem和fpu_kill_mem导致：

 

一个是WB阶段io.dmem.s2_nack导致:

可以看到，几乎每个阶段都会触发指令的重新执行。

 

3. replay在流水线上的传播

 

1) ID阶段

 

ibuf.io.inst(0).bits.replay声明指令是否需要重新执行，在经过相应条件过滤之后，其值用于更新ex_reg_replay:

这里ibuf.io.inst(0).bits.replay导致了ctrl_killd，使得id阶段被kill，无法正常传播到ex阶段。跟中断的处理类似，当前指令的pc可以随流水线传递下去，以在wb阶段决定重新执行哪一条指令：

 

2) EX阶段

 

在EX阶段，ex_reg_replay的值用于生成replay_ex信号，而后replay_ex经过take_pc_xxx的过滤，用于更新mem_reg_replay:

这里除了ex_reg_replay之外，又增加了replay_ex_structural和replay_ex_load_use两种情况，触发replay_ex。

 

replay_ex触发ctrl_killx，导致ex阶段被kill，无法正常传播到mem阶段。跟中断的处理类似，当前指令的pc可以随流水线传递下去，以在wb阶段决定重新执行哪一条指令。所以这里ex_reg_replay用于改变ex_pc_valid的值。

 

3) MEM阶段

 

在MEM阶段，mem_reg_replay用于生成replay_mem信号，而后replay_mem经过take_pc_xxx的过滤，用于更新wb_reg_replay：

这里除了mem_reg_replay之外，又增加了dcache_kill_em和fpu_kill_mem两种情况，触发replay_mem。

 

replay_mem触发ctrl_killm，导致mem阶段被kill，无法正常传播到mem阶段。跟中断的处理类似，当前指令的pc可以随流水线传递下去，以在wb阶段决定重新执行哪一条指令。所以这里mem_reg_replay用于改变mem_pc_valid的值。

 

4) WB阶段

 

在WB阶段，wb_reg_replay用于生成replay_wb信号（不考虑rocc），而后用于生成take_pc_wb信号：

这里除了wb_reg_replay之外，又增加了io.dmem.s2_nack这种情况（不考虑rocc），触发replay_wb。

 

而后take_pc_wb触发take_pc，要求流水线重新取指，把WB阶段的当前指令重新执行。