计算机组成原理实验五
计算机组成原理
实验报告
学院(系):软件学院
专业:软件工程
班级:13级1班
学号:1315925031
姓名:王浩
2015年11月17 日
实验5 指令调度和延迟分支
一.实验目的
(1)加深对指令调度技术的理解。
(2)加深对延迟分支技术的理解。
(3)熟练掌握用指令调度技术解决流水线中的数据冲突的方法。
(4)进一步理解指令调度技术对性能的改进。
(5)进一步理解延迟分支技术对性能的改进。
二.实验内容和步骤:
(1)、启动。
(2)、根据前面的相关知识中关于流水线各段操作的描述,进一步理解流水线窗口中各段的功能,掌握各流水寄存器的含义。
(3)、选择“配置”->“流水方式”选项,使模拟器工作于流水方式下。
(4)、用指令调度技术解决流水线中的数据冲突。
1)启动。
2)加载。
3)关闭定向功能。
4)执行所载入的程序。通过查看统计数据和时钟周期图,找出并记录程序执行过程中各种冲突发生的次数、发生冲突的指令组合以及程序执行的总时钟周期数。
执行总周期数为33,其中停顿16次、停顿6次、自陷停顿1次。
停顿总周期占程序执行周期的:51.51515%
发生冲突的指令组合:
$r1,$r0
$r2,0($r1)与上条写后读冲突;
$r4,$r0,$r2
$r4,0($r1)与上条指令写后读冲突;
$r6,4($r1)
$r8,$r6,$r1同样,与上条指令写后读冲突;
$r12,$r10,$r1
$r16,$r12,$r1同样,与上条指令写后读冲突;
$r18,$r16,$r1 与上条指令组件冲突
$r18,16($r1) 同样,与上条指令写后读冲突;
$r20,8($r1)
$r22,$r20,$r14同样,与上条指令写后读冲突;
5)采用指令调度技术对程序进行指令调度,消除冲突。将调度后的程序存到中。内容如下:
:
$r1,$r0
$r2,0($r1)
$r12,$r10,$r1
$r4,$r0,$r2
$r4,0($r1)
$r6,4($r1)
$r8,$r6,$r1
$r24,$r26,$r14
$r16,$r12,$r1
$r20,8($r1)
$r18,$r16,$r1
$r18,16($r1)
$r22,$r20,$r14
$r0,$r0
A:
4,6,8
6)载入。
7)执行该程序。观察程序在流水线中的执行情况,记录程序执行的总时钟周期数。
总时钟周期数:27
8)根据记录结果,比较调度前和调度后的性能。论述指令调度对于提高性能的作用。
指令调度使得指令之间的相互不利影响降到最低,减少空闲时间,从而使得得到最大程度的使用,提高了性能。
(5)、用延迟分支减少分支指令对性能的影响。
1)启动。
2)载入。
3)关闭延迟分支功能。
4)执行该程序。观察并记录发生分支延迟的时刻。5)记录执行该程序所用的总时钟周期数。
15个时钟周期时, $r5发生分支延迟;
30个时钟周期时, $r5发生分支延迟
总的时钟周期:38
6)假设延迟槽有1个,对进行指令调度,然后保存到“”中。内容如下
:
$r2,$r0,1024
$r3,$r0,$r0
$r4,$r0,8
:
$r1,$r1,1
$r1,0($r2)
$r3,$r3,4
$r5,$r4,$r3
$r5
$r1,0($r2)
$r7,$r0,$r6
$r0,$r0
7)载入。
8)打开延迟分支功能。
9)执行该程序。观察其时钟周期图。
10)记录执行该程序所用的总时钟周期数。