CPU微架构里的Flush概念

现代CPU为了高性能会进行各种投机的指令执行，反正目前CPU里有空余的硬件资源，放着
也是放着，CPU就提前执行一些指令，如果这些指令就是后续应该指令的指令，那么到时候
这些指令就可以直接完成，如果这些指令不是后面要执行的指令，CPU就把它们抛弃，也就是
常说的把它们刷掉(flush)。

一条指令在CPU的各个部件里可能占据资源，所以flush一条指令，指的是清理掉这条指令在
CPU占据的所有资源。如下是一个CPU的内部示意图，flush掉一条就要flush掉一条指令在各
个部件里占据的资源。

                            +-------+   +----+
                  +-----+-->|issue q|-->| EX |\
                  |issue|   +-------+   +----+ \
                  |logic|                       \
+----+   +----+   |     |   +-------+   +----+   \+-----+    +----+
| IF |-->| ID |-->|     |-->|issue q|-->| EX |--->| MEM |--->| WB |
+----+   +----+   |     |   +-------+   +----+   /+-----+    +----+
                  |     |                       /
                  |     |   +-------+   +----+ /
                  +-----+-->|issue q|-->| EX |/
                            +-------+   +----+
          +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+  old
     ROB  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  
          +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
                 ^        ^        ^  \-------------/
              allocate  flush    commit  retired

flush一般要刷掉一堆指令，我们从ROB的角度去看，如上图所示，在某个时刻，发现要从
flush位置开始flush，那么flush到allocate位置上的所有指令都要刷掉。这里allocate是
最新进入流水线的指令的位置。

CPU里触发指令flush的原因有很多，总结起来大概可以有：1. 分支预测错了，要刷掉错误
执行的指令；2. load/store冲突，提前指令的load已经load的后续指令要刷掉；3. 异常或
中断后要跳到异常处理程序，所以异常或者中断后之前取入流水线的指令也要都刷掉。

和软件不一样，CPU硬件各个部件是在时钟信号的触发下同步执行的，也就是说一拍中可能
会产生多个flush请求，那么硬件就要综合计算下要怎么flush，直观上看，应该是从最老的
flush点开始做flush，就是从下图最靠右的flush点开始做flush，而且这个flush已经包含
了左边的各个flush。

     +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+  old
ROB  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  
     +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
            ^           ^        ^           ^        ^  \-------------/
         allocate     flush    flush       flush    commit  retired

当有flush请求时，说明检测到了硬件里错误投机的指令，flush这个动作应该马上进行，这
样被错误占据的硬件资源就可以被释放出来。但是，有时考虑到硬件实现的问题，也有先打
一个flush的标记，在后续合适的时间点再做具体的flush动作。