Tomasulo算法缓存行为疑问：分支预测失败后的命中判断及更新时机

1. 缓存命中还是缺失？ #

这是缓存命中。原因如下：

• 缓存总容量32字节，块大小16字节，当前已存入a0、a1两个16字节的块，刚好填满缓存空间。
• 加载a2的操作因分支预测失败未完成阶段，说明a2的块还未写入缓存，缓存内的内容仍然是a0和a1。
• 新指令请求加载的a0仍在缓存中，因此直接命中。

2. 缓存更新与加载流水线相关问题 #

• 缓存内容更新时机：缓存的更新（即写入新内存块）发生在加载指令完成**写回阶段（WB）**之后。只有当加载操作成功从内存获取数据，且完成流水线所有必要阶段（访存、写回等），才会将新块写入缓存并更新LRU等缓存状态。若加载指令因分支预测失败被冲刷（flush），该操作会被终止，不会完成后续阶段，缓存自然也不会被更新。
• 加载指令的流水线执行阶段是否必须完成？
  • 缓存命中场景：加载指令通常在访存阶段即可获取缓存中的数据，无需等待完整的执行阶段（访存阶段已完成核心数据获取），后续阶段可快速推进。
  • 缓存缺失场景：需要等待内存返回数据，此时流水线会 stall 至数据到达，之后完成剩余阶段。但如果中途出现分支预测失败等情况，未完成的加载指令会被直接丢弃，不会完成后续阶段，也不会更新缓存。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Andreas Christophilopoulos