管道常见的管道危害是什么？

Question

我想了解管道中危险的基本概念。我知道管道是如何实施的，但我不确定管道风险如何影响管道效率。

我已经在线阅读过它，但由于解释它们时使用的语言复杂性，我无法真正理解它。任何人都可以用简单的术语解释它们吗？

例如：分支行为的影响？ （找不到一个简单的解释与图解，说明如何危险工作）

Answer 1

我不认为有太多的事情。想想流水线是什么或意味着什么，或者它如何让事情变得更快更好。它就像制造工厂的装配线一样。而不是让整个汽车建造一个地方，而且必须将工具和材料移动到汽车上，并将其他工具移开，以将汽车移动到工厂中。一步一步地完成了每一步。

分支问题很简单。假设管道中有12条指令，有些分支不会被确定，直到管道末端或接近管道末端。如果分支被采纳，那么你有一堆你不能执行的管道中的指令，你必须丢弃它们。您重新启动具有分支目标的管道，并且必须等待多个指令周期才能使管道恢复完全运行。

并且已经有很多方法来解决这个问题，有些方法有分支阴影，无论如何都在分支之后执行指令。其他的是分支预测，猜测分支目标可能是什么，并独立地从这些替代路径获取一些指令，如延迟槽，可能会节省几个周期，但是如果/随着你的管线从一代到另一代延长没有指令集更改匹配），您仍然必须基本上冲洗管道。

I/O是我们现在最大的问题，现在不是CPU，管道被发明是为了解决CPU问题时的瓶颈。例如分支预测，导致随机查找提取周期，使得I/O问题变得更糟，而不是更好...

Simon提供的维基百科链接还提到了其他危害，如在写入前阅读。如果源代码说要写一个位置，那么在写入之后将其读回来，这就是代码需要发生的事情。如果硬件的编译器和体系结构等导致它不按写入的方式发生，则软件可能会崩溃/失败。问题可能来自并行执行，如果读取和写入被分成不同的执行单元，并且读取执行单元的内容较少，或者在执行单元写入之前执行该读取，则会出现问题。这很容易发生在CPU核心之外，但也在内存或缓存系统中。读取和写入可以在内存控制器内的单独路径上，一个导致高速缓存行读取，另一个在写入缓冲区中找到行的末尾，并且读取可以首先发生。写作通常是火和遗忘，这里是地址，这里是数据，信使接受信息，你就完成了。就像在FedEx上放下一个包裹一样，这里是包含地址的箱子，我的部分已经完成，但箱子真的没有交付好几天。一个读取，你必须等待结果回来，这可能是很好的，执行单元在cpu或内存控制器中的时间要长得多。这一切都必须在系统级进行管理，你可以在并行cpu上解决read之前的写入问题，只让你的内存系统不能像你期望的那样工作，只是因为写入指令在读你认为你赢得了这场战斗。这就是为什么像延期槽这样的解决方案通常最终会被缺陷所填补。 （系统工程涉及编程语言，人类编写代码时需要包括人类及其做事方式）。

这些危险，尤指由维基百科的链接

http://en.wikipedia.org/wiki/Hazard_(computer_architecture)

描述的情况下，流水线，用于提高吞吐量，未能提供正确的产品的输出。

假设你的管道是汽车，沿着装配线的每一步都会把一件东西放在汽车上，比如挡风玻璃或车轮或发动机与底盘配合等。我们现在有几十年的“及时”供应并在此流水线上。但在某些国家有一场自然灾害影响了向世界供应蓝色油漆，并且生产用于生产汽车的装配线的门的装配线已经用完了蓝色的门。你对行中的蓝色汽车做什么？与在读取周期中获取数据中止无异，您必须停止管道，调用中止处理程序并能够从受影响的指令或随后的指令开始执行。

无论你怎么想，这真的发生，导致管道设计不起作用，是一个管道的危险。是的，我同意内存系统导致系统级故障的不是管道故障，也不是管道危险。与将指令放在错误的位置/顺序中的编译器错误相同，也不是管道故障。系统故障，而不是管道故障。