5.3.4 Tomasulo动态指令调度方法

　　Tomasulo动态指令调度方法是由R.M.Tomasulo于1967年首先提出的，并最早在大型计算机IBM 360/91处理机的浮点处理部件中被采用。Tomasulo方法又称为公共数据总线（CDB：Common Data Bus）法，或令牌法等，它采用乱序流动方式来提高流水线的吞吐率和效率，并通过分散控制的办法处理数据相关。
　　在IBM 360/91处理机的浮点处理部件中，有一个浮点加法器和一个浮点乘/除法器，如图5.46所示。浮点加法器为两段流水线，在它的输入端有三个保存站A1、A2和A3，浮点乘/除法器为六段流水线，在它的输入端有两个保存站M1和M2。每个保存站的组成如图中所示，它采用随机访问方式工作，由保存站中的控制部件控制。当任意一个保存站中的两个源操作数都到齐之后，如果对应的浮点操作部件是空闲的，则可以把两个操作数立即送入浮点操作部件中执行。
　　IBM 360/91处理机的浮点处理部件采用先行控制方式。在浮点先行操作站中存放的是经过指令分析部件预处理之后的"寄存器-寄存器"型指令，这类指令中的源操作数可能来自浮点通用寄存器，也可能来自浮点先行读数站，运算结果送入公共数据总线CDB，并通过CDB送入浮点通用寄存器、浮点加法器的保存站或浮点乘/除法器的保存站等；最终运算结果一般送入浮点后行写数站，由浮点后行写数站负责写到主存储器中去。
　　仍然以上一节中的一小段程序为例。如果在串行执行的处理机中，必须等待上一条指令执行完后，下一条指令才能开始执行。由于浮点加法器和浮点乘法器可以同时工作，如果采用乱序流动方式，在上面的这四条指令中可能发生写读和写写两种数据相关。
　　指令k的执行结果，把一个浮点操作数从主存储器中读出，送入浮点先行读数站的（FLB1）中，并在执行指令k+1时通过（FLB1）直接送入到浮点加法器的保存站A1，而不是送到浮点通用寄存器F1中，这就相当于建立了一条从主存储器到浮点加法器的专用数据路径。

图5.46 IBM360/91处理机的浮点执行部件