姓名：安培赟 学号：22021211917
经典5级流水线：
流水线本质上可以理解为一种以面积换性能（Trade Area for Performance）、以空间换时间（Trade Space for Timing）的手段。
状态机是流水线的“取反”，同样在所有 的 ASIC 电路实现中都广泛采用 。 状态机本质上可以理解为是一种以性能换面积 (Trade Performance for Area ）、以时间换空间（ Trade Timing for Space ）的手段 。
流水线的正面意义：
流水线的级数越多，意味着流水线被切得越细，每一级流水线内容纳的硬件逻辑便越少。在两级寄存器（每一级流水线由寄存器组成〉之间的硬件逻辑越少，则意味能够运行到更高的主频。主频越高 也意味着流水线的吞吐率越高，从而性能越高，这是流水线加深的正面意义。
流水线的负面意义：
1、更多的流水线级数要消耗更多的寄存器，以及 更多的面积开销。这是流水线加深的负面意义。
2、由于每一级流水线需要进行握手，流水线最后 一级的反压信号可能会一直串扰到最 前一级造成严重的时序问题，需要使用 一些比较高级的技巧来解决此类反压时序问题。 这是流水线加深的负面意义。
3、流水线冲刷（Pipeline Flush ）：流水线越深，则 意 味着浪费和损失越严重；流水线越浅，则浪费和损失越少 。
流水线的取指令阶段无法得知条 件跳转的结果是到底跳还是不跳，因此只能进行预测，而到了流水线的末端才能够 通过实际的运算得知该分支是真的该跳还是不该跳。如果发现真实的结果（譬如该 跳〉与之前预测的结果（譬如预测为不跳）不相符，则意味着预测失败，需要将所 有预取的错误指令流全部丢弃掉。重新取正确的指令流。
数据冲突时流水线中的最重要的冲突，常见的数据相关性有：
1、WAR (Write-After-Read）相关性，又称先读后写相关性。
2、WAW (Write-After-Write）相关性，又称先写后写相关性。
3、RAW (Read-After-Write）相关性，又称先写后读相关性。
以上的 3 种相关性中，RAW 属于真数据相关 。
WAW 和 WAR 可以通过寄存器重命名的方法将相关性去除，从而无须担心其执行顺序。
寄存器重命名技术在 Tomasulo 算法中通过保留站 和 ROB (Re-Order Buffer）完成， 或者采用纯物理寄存器（而不用 ROB）的方式完成 。
RAW 为真数据相关，是因为其没有办法通过寄存器重命名的方法将相关 性去除。
后序的指令一定要使用和它有RAW 数据相关性的前序指令执行完成的结果，从而造成流水线的等待停顿。
