回答这题适当的方式我认为不是用排序,而是用归类的方式回答。
大约分三类 Rank A,B,C,难度为 A > B > C。
Rank A:
Out-of-order (OOO) superscalar
Speculative execution
有翻过 Computer Architecture: A Quantitative Approach 的学生
应该就知道,ILP 章节在讲述 OOO technique,主要就是在聊 Register
怎么做 rename,最后怎么 commit 回 ROB (Re-Order Buffer)。
而 Exception 自然是一个重点,既然指令被乱序执行,我们要如何确保
precise exception 这件事情?总不能指令 I 触发 Exception,但是下
面的指令 II 已经被 commit 了吧?走在 false path 上,结果触发
Exception?
而 Speculative execution 比较常用在具 OOO capability 的 core 上,
因为这些 core 通常也自带 Register renaming 的功能。
课本可能常举的例子是,branch 在尚未 resolve 之前,core 可以继续
往下执行。但值得一提的是,只要是 core 在基于臆测下执行的动作都
可以称做 speculative。例如为了避 load-to-use latency,在尚未确定
cache/tlb hit/miss 前,ALU 也可以先 issue consumer 去抢 timing。
而我将这两种 technique 归在一类的原因是,最后都是使用 ROB 去确保
program order 及 precise exception。
Rank B:
Pipelined implementation
Superscalar implementation
Single issue In-order processor
Pipeline 应该不须多讲了。
Superscalar 就定义上来看,是泛指单一 cycle 可以执行一道以上指令的
machine。因为该题有特别把 OOO superscalar 独立,所以合理推论这是指
In-order superscalar impelementation ...。
如果都是指 In-order implementation,那其实处理 exception 的方式就是
白算盘教的那样。管你 Single/multiple issue,有指令发生 exception,
都是要 Flush 掉前面年轻的指令,再跳去 exception handler。所以三者
归在同一类。
Rank C
Hierarchical data caches
Data cache 是 micro-architecture,而 exception 是 ISA 定义的东西,
要不要发生 exception 跟 cache 一点关系都没有。
推文有提到 page fault,但多层 cache 的机器我又不一定要开 OS :p
两件不同的事情。