计分板 (处理器)

处理器（处理器）是一种集中的方法，首先用于CDC 6600计算机，用于动态调度指令，以便在没有冲突且硬件可用时它们可以乱序执行。

在记分牌中，每条指令的数据依赖性都会被记录、跟踪并始终严格遵守。 只有当记分牌确定与之前发布的（飞行中）指令没有冲突时，才会发布指令。 如果一条指令因为发出不安全（或资源不足）而停止，记分板会xxx执行指令的流程，直到在发出停止的指令之前解决所有依赖关系。 本质上：读取在没有写风险的情况下进行，而写入在没有读取风险的情况下进行。

处理器（处理器）本质上是数据流语言中相同底层算法的硬件实现，创建有向无环图，其中在编程语言运行时应用相同的逻辑。

指令按顺序解码并经过以下四个阶段。

• 问题：系统检查该指令将读取和写入哪些寄存器，以及在何处检测到冲突 WAR 和 RAW 以及 WAW。 RAW 和 WAR 危险使用依赖矩阵（由原始 6600 设计中的 SR NOR 锁存器构建）记录，因为在以下阶段将需要它。 同时，在第二个矩阵中记录一个条目，该矩阵将指令顺序记录为有向无环图。 为了避免输出依赖性（WAW – 写后写）指令被暂停，直到打算写入同一寄存器的指令完成。 当所需的功能单元当前正忙时，该指令也会停止。 除非从头到尾完全可追踪，否则不会发出任何指令。
• 读取操作数：指令发出并正确分配给所需的硬件模块（在 Thornton 的书中称为计算单元）后，该单元等待所有操作数可用。 当所有其他单元都删除了写入依赖项（RAW – 写入后读取）时，只读继续进行。 为避免寄存器文件端口争用，优先选择器选择一个计算单元（在多个单元都没有危险的情况下）。
• 执行：获取所有操作数后，计算单元开始执行。 结果准备好后，通知记分牌。
• 写入结果：在此阶段，结果已准备就绪，但尚未写入其目标寄存器。 在单元清除所有（WAR - 读取后写入）危险之前，写入可能不会继续。 此处xxx的额外延迟是基于寄存器文件端口的可用性：在 6600 中，使用优先级选择器为每个写入端口选择一个结果。 一旦写入，该单元就被标记为不再忙碌，所有的危险和状态都被丢弃。 请注意，只有在具有阴影功能的高级（增强、精确）记分板中，写入结果阶段才会被阻止（延迟）。 原来的6600没有这个能力。

上面必须注意的是，读取仅在没有写入风险的情况下进行，而写入在没有读取风险的情况下进行。 这是合乎逻辑的，但与预期相矛盾。 特别要注意，Writes 必须在读取后等待写入，以便其他单元有机会读取寄存器中的当前值，然后再用新值覆盖它。 因此，为什么写入必须等到没有 WaR 危险。

为了控制指令的执行，记分板维护了三个状态表：

• 指令状态：指示每条正在执行的指令处于四个阶段中的哪个阶段。
• 功能单元状态：指示每个功能单元的状态。 每个功能单元在表中维护9个字段：
  • 忙碌：表示设备是否正在使用
  • Op：要在单元中执行的操作

• • Fi：目标寄存器
  • Fj,Fk：源寄存器编号
  • Qj,Qk：将产生源寄存器 Fj,Fk 的功能单元
  • Rj,Rk：指示 Fj、Fk 何时准备好但尚未读取的标志。
• 寄存器状态：表示对于每个寄存器，哪个功能单元将结果写入其中。