Pipeline Hazard의 유형 별 MIPS assembly code 및 C code example

1. Pipeline CPI

Pipeline CPI는 컴퓨터 아키텍처에서 성능을 측정하는 중요한 지표이다. CPI는 `Cycles Per Instruction`의 약어로, 프로세서가 실행하는 각 명령어에 소요되는 평균 클럭 사이클 수를 나타낸다. 파이프라인 아키텍처에서는 여러 단계로 나누어 명령어를 동시에 처리하기 때문에, 이상적인 경우 CPI는 1에 가까워진다. 그러나 실제로는 여러 가지 이유로 CPI가 증가할 수 있으며, 이 때 발생하는 다양한 파이프라인 해저드가 프로세서 성능에 큰 영향을 미친다. CPI의 계산을 위해서는 기본적으로 다음과 같은 공식을 사용할 수 있다. CPI는 전체 명령어 수를 주어진 사이클 수로 나눈 값으로 표현된다. 이때 전체 사이클 수는 각 명령어의 실행에 소요된 사이클 수를 모두 합산한 것과 같다. 따라서 CPI는 명령어의 유형과 각각의 명령어가 발생시키는 해저드의 영향을 받는다. 파이프라인이 제대로 작동하기 위해서는 각 단계가 독립적으로 실행되어야 하지만, 데이터 해저드와 구조 해저드, 제어 해저드 등의 여러 형태의 해저드가 발생할 수 있다. 데이터 해저드는 후속 명령어가 이전 명령어의 결과를 필요로 할 때 발생한다. 예를 들어, 하나의 명령…