4.13 暂停机制

基本概念

暂停（Stall）是解决流水线冒险的一种保守策略——当检测到数据冒险时，让流水线的一部分暂停，等待冒险消除后再继续。暂停具体表现为在流水线中插入”气泡”（Bubble），即空操作。

暂停通过冻结流水线寄存器来实现：

这实际上等价于让指令在某一阶段停留一个额外的周期。

插入气泡是指将流水线寄存器中的控制信号清零（或置为 nop 对应的编码），使后续阶段执行一个空操作。

气泡在流水线中的效果：

暂停主要用于以下情况：

暂停的直接代价是 CPI 增加。每个暂停周期意味着流水线没有完成任何有用工作，流水线的有效吞吐量降低。

实际上，Y86-64 的流水线设计采用转发为主、暂停为辅的策略——大多数 RAW 冒险通过转发解决，只在加载使用冒险等少数场景下使用暂停。