• 2021-2022 6.20-7.3
• 上海交通大学PPCA Principle and Practice of Computer Algorithm课程项目
• 使用 C++ 模拟基于RISC-V指令集的CPU五级流水

• 阶段名称缩写说明

• 变量缩写说明

• 五阶段顺序自测样例已通过
• 五阶段顺序OJ测试已通过
• 五阶段乱序自测已完成
• 五阶段乱序OJ测试已完成

main函数:

• init()

• global variables
  • PC mem[500000] reg[32] clk virtual_clk eesc
• enum:
  • OPflag object_num
• buffer definitions
  • IF_EX / ID_EX / EX_MEM / MEM_WBbuffer
• debug print function
  • printOP() printREG() printSTORE() printID_EX_buffer()

• class cpu:
  • cpu() ~cpu()
  • init()
  • pipeRUN()

• namespace STAGE

  • five stages

    • IF() ID() EX() MEM() WB()

  • forwarding

    • preforwarding
      • Epreforwarding() Mpreforwarding() Wpreforwarding()
      • forwarding()

  • update

    • result buffer update
      • RES_XX_buffer_up()
    • put the result buffer to the real buffer
      • updateALL()

• class predictor
  • variables
    • for predicting : BHT PHT BTB
    • for the predictint result : suc cnt
  • functions
    • predictor() ~predictor()
    • predict() for predicting
    • update() for updating

二级自适应预测器介绍以及预测结果展示

• 介绍

  • 说明 取 PC后9位为索引下标
  • 数据成员
    • BHT[512] branch history table.记录PC对应的历史状态，对同一PC值，至多记录64种状态，即6位
    • PHT[512][64] Patern history table.每一个PC对应的历史状态所对应的跳转情况，是二位饱和计数器，分为00 01 10 11四种状态，分别对应 Strongly not taken Weekly not taken Weekly taken Strongly taken,PHT >= 2表示需要跳转
    • BTB[512] Branch target buffer.预测跳转地址
  • 基本过程
    • 在 IF 阶段进行分支预测,通过PC获取当前历史状态BHT,进而获取当前预测跳转状态PHT,如果( 指令为 Branch 型 && 对应PHT >= 2 ) 则跳转，跳转地址为 PC + BTB
    • 在EX 阶段对跳转结果以及预测正确性进行回传，通过 isBranchTaken，jump Address以及PC 对BHT(历史状态) PHT(预测跳转状态) BTB(预测跳转地址)进行更新

• 结果展示