一、ROB详述
指令执行的四个步骤是：
- 发射（Issue）：从指令队列中获取一条指令。如果有空闲的保留站和ROB条目，就发射指令；如果寄存器或ROB中有可用的操作数，就发送操作数到保留站。更新控制字段来表示缓冲区正在使用。为结果分配的ROB条目号也发送到保留站，以便在结果放到公共数据总线（CDB）时用来标记结果。如果所有保留站或ROB都满了，就暂停指令发射，直到两者都有可用条目。
- 执行（Execute）：如果一个或多个操作数还没有准备好，就监视CDB，等待寄存器被计算出来。这一步检查RAW（读后写）冒险。当两个操作数都在保留站中可用时，执行操作。指令可能在这一阶段花费多个时钟周期，并且加载仍然需要在这一阶段分两步完成。存储只需要在这一步有基址寄存器，因为存储在这一点的执行只是有效地址计算。
- 写结果（Write result）：当结果可用时，将结果写到CDB（带有发射时发送的ROB标记）和从CDB到ROB，以及任何等待这个结果的保留站。标记保留站为可用。存储指令需要特殊处理。如果要存储的值已经可用，就将它写入对应存储指令的ROB条目的值字段。如果要存储的值还没有准备好，就必须监视CDB，直到该值被广播，在此时更新存储指令的ROB条目的值字段。为了简单起见，我们假设这发生在存储指令的写结果阶段；我们稍后讨论放宽这个要求。
- 提交（Commit）：这是完成指令的最后阶段，在此之后只剩下它的结果。（有些处理器称这个提交阶段为“完成”或“毕业”。）根据提交指令是一个错误预测的分支、一个存储还是其他任何指令（正常提交），提交时有三种不同的操作序列。正常提交情况发生在当一个指令到达ROB头部并且其结果在缓冲区中存在时；此时，处理器用结果更新寄存器，并从ROB中移除指令。提交一个存储类似，只是更新内存而不是结果寄存器。当一个错误预测的分支到达ROB头部时，它表明推测是错误的。ROB被清空，并且在分支正确后继处重新开始执行。如果分支被正确预测，分支就完成了。
一旦一个指令提交，它在ROB中的条目被回收，并且更新寄存器或内存目标，消除了对ROB条目的需要。如果ROB填满了，我们只需停止发射指令，直到有一个条目被释放。
假设浮点功能单元的延迟与前面的示例相同：加法为 2 个时钟周期，乘法为 6 个时钟周期，除法为 12 个时钟周期。 使用以下代码段显示当 fmul.d 准备好提交时状态表的样子。
请注意，虽然 fsub.d 指令已完成执行，但直到 fmul.d 提交后它才会提交。 保留站和寄存器状态字段包含与 Tomasulo 算法相同的基本信息。 不同之处在于Qj和Qk字段以及寄存器状态字段中的保留站号被替换为ROB条目号，并且我们在保留站中添加了Dest字段。 Dest字段指定ROB条目，该条目是由该保留站条目产生的结果的目的地。
由于在指令提交之前寄存器值和任何内存值都不会被实际写入，因此当发现分支预测错误时，处理器可以轻松撤消其推测操作。当分支之前的指令到达 ROB 的头部时，将简单地提交；当分支到达该缓冲区的头部时，缓冲区被简单地清除，并且处理器开始从另一条路径获取指令。
在实践中，推测的处理器会在分支预测错误后尝试尽早恢复。 可以通过清除 ROB 中出现在错误预测分支之后的所有条目、允许 ROB 中分支之前的条目继续、并在正确的分支后继处重新启动提取来完成此恢复。 在推测处理器中，性能对分支预测更加敏感，因为错误预测的影响会更大。 因此，处理分支的所有方面，预测准确性、错误预测检测的延迟和错误预测恢复时间的重要性都增加了。
异常的处理方式是在准备好提交之前不识别异常。 如果推测的指令引发异常，则该异常将记录在 ROB 中。 如果出现分支预测错误并且指令不应该被执行，则当 ROB 被清除时，异常将与指令一起刷新。 如果指令到达 ROB 的头部，那么我们就知道它不再是推测的，并且应该真正采取异常。
