问题描述
所以，我了解到，当我们在 cpu 中使用流水线技术时，我们可能必须解决一些危险，例如两条指令之间的数据依赖性。 例如，我确实得到了这个数据依赖：
add $t0,$t1,$t2
lw $s1,0($t0)
lw 确实需要 $t0 的正确结果
但是，我也看到，我们将那些 2 指令视为数据相关的。 为什么？
add $t0,$t2
lw $s1,4($t0)
既然 lw 确实需要正确的 mem[$t0] + 4 值，这是一个不同的地址，为什么这被认为是一个依赖项？也许，我不明白，$lw 在那里做什么？
我是这么想的：
说吧
addi $t0,$t0,5
lw $s1,0($t0) # Now we loaded the value 5 to $s1
#BUT WHAT ABOUT THAT
li $t1,9
addi $t0,5
sw $t1,4($t0) # Now we go to &(mem[$t0]+4) and there we store the value of $t1,which is 9,我们需要 t0 的地址而不是它的价值（或者至少我是这么理解的）
谁能给我解释一下？
解决方法
我们需要 t0 的地址
寄存器没有地址：它们有名字；它们在寄存器文件中有位置/索引，并且它们保存值。
只有内存有地址。
因为，lw 确实需要 mem[$t0] + 4 的正确值
那个 lw 访问 mem[$t0+4]，它需要 $t0 的值才能执行 + 。
lw 和 sw 指令计算有效地址：
ea = R[rs]+SignExtImm
这里，硬件使用索引 rs 对寄存器文件进行索引，该索引是从编码指令 rs 中名为 lw 的 5 位字段中获得的。寄存器中存储的值是 32 位，因此 5 位索引用于查找保存在那里的 32 位值。因此，这是对寄存器 rs 的值的读取。在将寄存器的 32 位值和立即数都提供给 ALU 加在一起之前，立即数从指令字段中的 16 位符号扩展到 32 位。
在计算 ea 后，负载：
R[rt] = M[ea]
在计算 ea 后，商店会
M[ea] = R[rt]
为了计算 ea，我们需要 R[rs] 的值，即保存在 rs 寄存器中的值。
这部分操作和顺序差不多：
add $t0,$t1,$t2 # $t0 is written here
addi $s1,$t0,4 # $t0 is read,ALU computes $t0+4 (result goes to $s1)
lw $s2,4($t0) # $t0 is read,ALU computes $t0+4 (result is a memory address)
xori $s3,8 # $t0 is read,ALU computes $t0^8
add 和 addi 对已读取正确的数据依赖项。这是 ALU/ALU 依赖项还是 EX/EX，取决于我们是在谈论功能单元还是流水线阶段。这些是背靠背的危险。
由于寄存器读取通常发生在 ID（指令解码）阶段，如果 rs 的最后一次寄存器更新通过 WB（回写）阶段是 3 个周期前开始的指令，那么 rs 的这个 ID 读取{1}} 将获取正确的值。任何更少都意味着读入的 ID 不会看到正确的值，因为它尚未进入寄存器。
cycle#: 1 2 3 4 5 6 7 8
instruction #
i1: IF ID EX MM WB
i2: IF ID EX MM WB
i3: IF ID EX MM WB
i4: IF ID EX MM WB
这里 i4 可以毫无危险地读取 i1 的寄存器更新，因为这些操作都发生在周期 5 — i1 的 WB 发生在时钟 5 的开始，而 i4 的 ID 能够看到在同一时钟中写入的值。
但是如果 i2 或 i3 读取了 i1 所针对的寄存器，则存在风险，因为它们的 ID 阶段发生的时间早于 i1 的 WB 阶段（i2 的 ID 在周期 3 和 i3 的 ID 在周期 4，两者都为时过早，无法获得周期 5 时 i1 的 WB）。
所以，危险就是这样发生的。但是请注意，i2 的 EX 阶段（在周期 4 处）所需的正确值在 CPU 中，并且已经在周期 3 中由 i1 的 EX 阶段计算得出。前向或绕过会替换该适当值以覆盖在 i2 或 i3 的 ID 阶段中读取的过时值。
查看指令描述和编码的更多细节： https://inst.eecs.berkeley.edu/~cs61c/resources/MIPS_Green_Sheet.pdf
查看基本指令格式以查看字段编码，例如lw 和 sw 都是 I 型指令，因此它们具有 rs、rt 和 immediate 字段。
lw 指令有一个寄存器源和一个寄存器目标。 （它也有内存源，但我们不看内存中数据依赖的 Read-After-Write 危害，我们只看寄存器。）
sw 指令有两个寄存器源，没有寄存器目标。 （它也有一个内存目标，但我们不查看内存是否存在数据依赖的 Read-After-Write 危害，我们只查看寄存器。）