# Hazard

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## Pipeline隱憂

上一次我們提到Pipeline可以提升速度，不過捷徑一定比較難走，小時候完馬力歐賽車也是捷徑比較難進去或是很難通過。

Pipeline也是一樣，會遇到一些為了加速而遇到的阻礙。

## Hazard

Pipeline主要遇到Hazard為下列三者︰
| 類型 | 原因 |
|-|-|
| Structural Hazard(結構危障) | 硬體資源不夠多，導致在同一時間內要執行的多個指令無法執行。 |
| Data Hazard(資料危障)| Pipeline中某一指令需要用到前面指令尚未產生的結果，也就是執行的指令所需的資料還無法獲得。 |
|Control Hazard(控制危障)| Branch的結果尚未產生時，後續的指令就已經進入Pipeline，如果決定要branch到別的位置便會發生錯誤。所以又稱為Branch Hazard。 |

## Structural Hazard

**資源太少**

如果我們只有一個單一記憶體，而不是兩個分離的記憶體。那麼Instruction Memory跟Data Memory要同時被存取時，就會發生Structural Hazard。如下︰


這時候就會讓記憶體被兩個指令存取，會導致無法執行產生Hazard。

不過基本上都會把兩個分開來執行啦，所以不用擔心這個。

## Data Hazard

**資料舊了**

Data Hazard發生的情況是，前後的指令都有用到同一個Register，不過前面修改的值還沒放回Register中，後面就直接對他取值，將導致資料是錯誤的狀況，比如說以下狀況：

這五個指令都有用到r1 Register，不過第一行的add結果要在最後的WB才會寫回去Register中，導致後面的sub跟and都會拿到尚未修改的值，不符合原先的期望。

除了最後的xor因為在下一個Cycle才取值，一定沒問題外，前面的or指令不會發生的原因為：**WB在Cycle前半完成，而ID是在Cycle後半才開始**，所以不會發生Data Hazard。

## Control Hazard

**做白工**

Control Hazard特別的事情在於不是每次Branch指令都會發生，而是萬一Branch的結果為真(需要跳到別的位置執行)，才會發生Control Hazard。以下圖為例：

假設beq指令成立，要跳到64位址執行slt，那麼中間的and, or, sub等等的指令都需要作廢，這時候就稱為Control Hazard。

## 下回預告

這次跟大家談到了hazard的類型，下次會跟大家說明怎麼解決hazard。不知道聰明如你有沒有想到什麼簡單的解決方式呢？

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| [Pipeline](https://hackmd.io/@dZfCcN4hT8aUuDPv3B8CWQ/rynNyOKJY) |[在Hazard尋求解法是否搞錯了什麼](https://hackmd.io/@dZfCcN4hT8aUuDPv3B8CWQ/BkGKEG61F)|

## BIOHAZARD

跟大家補充一個小故事，BIOHAZARD這個字，其實就是我們熟悉的惡靈古堡系列，不過因為美國紐約有一個樂團已經把這個字註冊為樂團名字，所以歐美版本就使用了現在大部份人熟悉的Resident Evil。

臺灣使用了就是歐美版，聽說中國大陸跟香港則繼續使用BIOHAZARD。

|BIOHAZARD|RESIDENT EVIL|
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