Load 重发队列 LoadQueueReplay

功能描述

LoadQueueReplay用于存储需要重发的Load指令，并根据不同的唤醒条件唤醒指令，调度指令进入LoadUnit执行，主要包括以下几个状态和存储的信息：

LoadQueueReplay存储信息
Field	描述
allocated	是否已经被分配，也代表是否该项是否有效。
scheduled	是否已经被调度，代表该项已经被选出，已经或即将被发送至LoadUnit进行重发。
uop	load指令执行包括的uop信息。
vecReplay	向量load指令相关信息
vaddrModule	Load指令的虚拟地址
cause	某load replay queue项对应load指令重发的原因，包括：
	C_MA(位0): store-load预测违例
	C_TM(位1): tlb miss
	C_FF(位2): store-to-load-forwarding store数据为准备好，导致失败
	C_DR(位3): 出现DCache miss，但是无法分配MSHR
	C_DM(位4): 出现DCache miss
	C_WF(位5)：路预测器预测错误
	C_BC(位6): Bank冲突
	C_RAR(位7)：LoadQueueRAR没有空间接受指令
	C_RAR(位8): LoadQueueRAW没有空间接受指令
	C_NK(位9): LoadUnit监测到store-to-load-forwarding违例
	C_MF(位10)：LoadMisalignBuffer没用空间接受指令
blocking	Load指令正在被阻塞
strict	访存依赖预测器判断指令是否需要等待它之前的所有store指令执行完毕进入调度阶段
blockSqIdx	与load指令有相关性的store指令的StoreQueue Index
missMSHRId	load指令的dcache miss请求接受ID
tlbHintId	load指令的tlb miss请求接受ID
replacementUpdated	DCcahe的替换算法是否已经更新
replayCarry	DCache的路预测器预测信息
missDbUpdated	ChiselDB中Miss相关情况更新
dataInLastBeatReg	Load指令需要的数据在两笔回填请求的最后一笔

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LoadUnit S3传入一条load请求后，首先需要判断是否需要入队。如果不需要重发、发生异常或因redirect被冲刷，均不需要入队。LoadQueueReplay通过freelist进行队列空闲管理。Freelist的大小为load replay queue的项数，分配宽度为Load的宽度（LoadUnit的数量），释放宽度为4。同时，freelist可以反馈load replay queue的空余项，以及是否满的信息。LoadQueueReplay采用Freelist进行队列空闲管理。Freelist的大小为LoadQueueReplay的项数，分配宽度为Load的宽度（LoadUnit的数量），释放宽度为4。
分配
- LoadQueueReplay从Freelist中从空闲的项中（即图\ref{fig:LSQ-LoadQueueReplay-Freelist}中的Valid项），为每一个LoadUnit选出一个项索引（尽力而为选出空闲项，例如，有效项有5，10两项，LoadUnit0和LoadUnit2有效，则LoadUnit0分配到5,LoadUnit2分配到10），之后根据索引将指令信息填入对应的索引项中。
Freelist
回收
- 成功重发或者被刷新的load指令占用的项，需要回收。LoadQueueReplay通过使用一个位图FreeMask保存正在释放项，，每个周期Freelist最多回收4项。
Freelist回收

不同的阻塞条件，有不同的唤醒的条件：
C_MA：如果strict==1，则需要等待load指令之前的所有store指令地址计算完成之后才能唤醒，否则只需要等待blockSqIdx对应的Store指令的地址计算完成之后唤醒。
C_TM：如果TLB没有多余空间处理miss请求，则可以标记为可重发状态，等待调度；否则需要等待TLB返回tlbHintId匹配的hint信号唤醒。
C_FF: 需要等待blockSqIdx对应的Store指令的数据准备之后唤醒。
C_DR: 可以标记为可重发状态，等待调度。
C_DM: 等待与missMSHRId匹配的L2 Hint信号唤醒。
C_WF: 可以标记为可重发状态，等待调度。
C_BC: 可以标记为可重发状态，等待调度。
C_RAR: 等待LoadQueueRAR有空闲空间或者该条指令是最老的load指令时，可以唤醒。
C_RAW: 等待LoadQueueRAW有空闲空间或者该条load指令在之前的store指令的地址都计算完成之后，可以唤醒。
C_MF：等待LoadMisalignBuffer有空闲空间，可以唤醒。

LoadQueueReplay有3种选择调度方式：
根据入队年龄
- LoadQueueReplay使用3个年龄矩阵(每一个Bank对应一个年龄矩阵)，来记录入队的时间。年龄矩阵会从已经准备好可以重发的指令中，选择一个入队时间最长的指令调度重发。
根据Load指令的年龄
- LoadQueuReplay可以根据LqPtr判断靠近最老的load指令重发，判断宽度为OldestSelectStride=4。
DCache数据相关的load指令优先调度
- LoadQueueReply首先调度因L2 Hint调度的重发（当dcache miss后，需要继续查询下级缓存L2 Cache。在L2 Cache回填前的2或3拍，L2 Cache会提前给LoadQueueReplay唤醒信号，称为L2 Hint）当收到L2 Hint后，LoadQueueReplay可以更早地唤醒这条因dcache miss而阻塞的Load指令进行重发。
- 如果不存在L2 Hint情况，会将其余Load Replay的原因分为高优先级和低优先级。高优先级包括因dcache缺失或st-ld forward导致的重发，而将其他原因归纳为低优先级。如果能够从LoadQueueReplay中找出一条满足重发条件的Load指令（有效、未被调度、且不被阻塞等待唤醒），则选择该Load指令重发，否则按照入队顺序，通过AgeDetector模块寻找一系列load replay queue项中最早入队的一项进行重发。

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