University-notes/2 курс/1 семестр/Архитектура ЭВМ/Лекции/14 билет/2.md

#### Принципы работы алгоритма Томасуло. "Станции резервации"(reservation stations), переименование регистров, общая шина данных (Common Data Bus, CDB). Поля станций резервации.

**Управление распределено по функциональным устройствам (в Табло - централизовано).**
**FU** имеют специальные буферы - **«станции резервации» (Reservation Station)**, которые содержат:
- Незавершенные инструкции.
- Операнды незавершенных инструкций.
- Информацию о статусе инструкций (включая зависимости данных).
- Станции резервации иногда называют «физическими регистрами» или «переименованными регистрами» в противоположность регистрам архитектуры, заданным в ISA.

Регистры ISA в инструкциях заменяются либо их значениями (если доступны), либо указателями на станции резервации, которые предоставят значение позже.

Этот процесс называется **переименованием регистров**. Переименование регистров исключает конфликты WAR, WAW (зависимости по именам). Позволяет использовать аппаратное разворачивание циклов.

Станций резервации может быть больше, чем регистров ISA, что ведет к аппаратной оптимизации, которая невозможна для компиляторов, а также предотвращает узкое место из-за количества регистров ISA.

**Недостатки:**
- Сложность реализации.
- Требуется большое число высокоскоростных ассоциативных портов чтения результатов с CDB.
- Производительность может ограничиваться одной CDB.

Возможное решение - несколько CDBs.

**Принцип работы:**

1. **Стадия выдачи**
	Проверяем ожидает ли регистр какое-то значение от RS. Если ожидает - делаем пометку, что мы тоже ожидаем значение от той же RS, что и регистр. Иначе просто копируем значение регистра в аргумент. По итогу у нас либо есть все аргументы, либо мы знаем, от какой RS мы ожидаем аргументы. Потом помечаем, что наша станция busy. В конце помечаем выходной регистр, что он ожидает значения от нашей станции резервации.

2. **Исполнение**
	Если готовы оба аргумента - начинаем исполнение.

3. **Запись результата**
	1) Если какой-то регистр ожидает ответа от нашей станции резервации, то записываем результат и помечаем, что регистр больше не ожидает - свободен.
	2) Всем станциям, которые в качестве параметра ожидали значение от нашей станции - записываем это значение.
	3) Если ожидала станция сохранения, то записываем
	4) Помечаем текущую станцию незанятой.

**Общая шина данных (CDB):** данные + адрес назначения (шина «куда)
- 64 бит для данных + 4 бита для адреса функционального устройства - источника.
- данные записываются в ждущую RS, если адрес источника совпадает с адресом RS, которая производит операнд источник.
- передача результата происходит через рассылку ждущим RS, включая регистровый файл.

**Поля станции резервации:**
- **Busy** - RS занята.
- **Op** - операция, выполняемая в устройстве.
- $V_j,V_k$ - значения операндов источников S1, S2.

Буферы записи имеют одно V поле, показывающее результат, который надо сохранить.

- $Q_j,Q_k$ - RS, производящие операнды - источники.

Нет флагов готовности, как в Табло: $Q_j,Q_k=0=>$ операнды готовы.
Буферы сохранения имеют только Q, для RS, производящей результат.

- **A** - информация об адресах для операций load/store.

Сначала поле прямого адреса инструкции, потом реальный адрес, когда он вычислен.

- $Q_i$ - показывает, какая RS будет записывать в регистр, если такая есть.

Пустой (или 0), когда нет незаконченных инструкций (где-то в RS), которые будут записывать в тот регистр.
Регистровый файл ведет себя как RS.