顺序提交架构下load->store重排相关机制的后续澄清问询
第一个问题(load指令退休后驻留load buffer)
你的理解完全正确:
顺序提交架构中,指令退休的唯一前置要求是确认该指令不会触发任何异常、不需要被中断回滚。对load指令而言,TLB查询、地址合法性、访问权限检查等所有可能触发异常的步骤,都会在退休前全部执行完成。只要上述检查通过,哪怕L1缓存未命中需要等待下一级存储返回数据,该load指令也可以正常退休,仅将对应条目保留在load buffer中等待数据回填。
此时依赖该load目标寄存器(如示例中的r0)的后续指令会因寄存器被标记为「等待就绪」而停顿,但其他无依赖的指令(包括不相关的store指令)可以正常执行、退休,这就是顺序提交架构下能实现load->store重排的核心机制。
第二个问题(store检查load buffer的时机与逻辑)
你的核心理解正确,仅时间点需要补充校准:
store对load buffer的探测发生在store准备提交到L1d缓存的前一刻,而非store执行或退休时:
- store指令退休时只会将计算好的地址、待写入数据写入store buffer,此时并不会触发对load buffer的检查;
- 只有当该store成为store buffer中最老的未提交条目、且已经拿到目标缓存行的MESI写入权限后,准备写入缓存前,才会遍历load buffer中所有比该store更早的、仍在等待数据返回的在途load条目,检查地址是否存在重叠:
- 无重叠:store直接写入L1d缓存完成提交
- 有重叠:必须等待对应在途load拿到数据,或通过store-to-load转发机制将数据直接传给load条目,确保更早的load能拿到正确的旧值后,再完成store的缓存提交。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者CarloC
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