问理解Tomasulo算法

EN

Tomasulo的算法实际上与任何特定的硬件无关，实际上，在实际机器中，寄存器重命名通常在将指令插入指令队列之前进行。让我们把几个基本点弄清楚。首先，程序中表示的寄存器是逻辑寄存器。第二，实际的硬件寄存器称为物理寄存器。Tomasulo的算法只是一种将逻辑寄存器映射到物理寄存器的机制。在实际机器中，通常有两个表将逻辑寄存器映射到物理寄存器。一个在重命名阶段，另一个在提交阶段。还必须有比逻辑寄存器更多的物理寄存器。它基本上是这样运作的：

1. 对于每个逻辑输入，请在重命名阶段映射表中查找当前哪些物理寄存器保存该逻辑寄存器值。
2. 对于每个逻辑输出，查找一个未使用的物理寄存器并将输出映射到它。更新重命名阶段映射表。如果没有可用的物理寄存器，请等到可用时再使用。
3. 在提交阶段，当指令被提交时，用新的映射覆盖指令逻辑输出的旧逻辑到物理映射。作为旧映射的一部分的空闲物理寄存器。
4. 如果存在错误预测(或管道中的任何类型的压缩)，提交阶段的表将覆盖重命名阶段的表，而管道中间的所有内容都会被吹走。

关于预订站的部分实际上是一个无序管道的具体实现，本质上是伴随着一个物理寄存器。有很多机器实际上没有预订站的概念。

Hennessy和Patterson的“计算机建筑”是这类东西的标准教科书。我试着尽可能简单地解释这一点，但实际上有成千上万的建议来优化这些东西。

1. Tomasulo算法与重新排序缓冲区无关。Tomasulo算法的目的是实现无序执行，而重排序缓冲区的动机是实现精确的中断。
2. 通用的寄存器重命名方案提供了比ISA需要更多的物理寄存器。在这种情况下，在指令被输入指令队列之前，它的体系结构寄存器(例如r5)的名称已被修改为物理寄存器(例如p19)。然而，Tomasulo算法使用了另一种方法，其中指令的寄存器实际上被“重命名”为No。一个部件(一个部件可以是预订站或任何寄存器中的单个插槽/条目)。

您可以在此幻灯片中提供更多详细信息：

http://www.slideshare.net/onesuper/understanding-tomasolu-algorithm