北邮计算机系统结构

1、实验报告学 院：计算机学院课程名称：计算机系统结构实验名称： WINDLX模拟器实验班 级：姓 名：学 号：实验一 WINDLX 模拟器安装及使用实验二 指令流水线相关性分析一 实 验类别验证实验二 实 验目的通过使用WINDLX模拟器，对程序中的三种相关现象进行观察，并对使用专 用通路，增加运算部件等技术对性能的影响进行考察，加深对流水线和RISC处理器的特点的理解。三 实 验环境Win dows XP操作系统Win DLX模 拟器四 实 验原理指令流水线中主要有结构相关、 数据相关、控制相关。相关影响流水线性能。（1）数据相关定义：原有先后顺序的两条指令（I1, I2）在对共享变量（位置）

2、进 行读、写时，指令流水线中实际完成的读、 写顺序与原有顺序不一致，导致流水线输出错误三类数据相关：写读(WR相关读写(RW)相关 写写(WW)相关解决方法技术：1. 使某些流水线指令延迟、停顿一或多个周期。2. 双端口存储器：如果指令和数据放在同一个存储器。3. 设置两个存储器：一个数据存储，一个为指令存储器。4. 软件优化编译：通过指令重新排序，消除数据相关。5. 定向技术：又称旁路技术或专用通路技术，是使后续指令提 前得到前指令的运算结果(适合ALU类指令)(2) 结构相关定义：如果某指令在流水线重叠执行过程中，硬件资源满足不了 指令重叠执行的要求，会产生资源冲突或竞争，称为流水线结构相

3、关解决方法技术：1. 延迟技术：使某些指令延迟、停顿一或多个时钟周期2. 双端口存储器：允许同时读两个数据或指令3. 设置双存储器(哈弗结构)：一个数据存储，一个指令存储 4软件优化编译：通过指令重新排序消除结构相关。(3) 控制相关定义：控制相关是指因程序执行转移类指令而引起的冲突相关。 包括无条件转移、条件转移、子程序调用、中断等，它们属于分支指令，执行中 可能改变程序方向，造成流水线断流。解决方法技术：1、静态分支技术静态转移预测技术(猜测法)；延迟转移； 提前形成条件码，生成转移目标地址； 改进循环程序；2、动态分支预测技术转移历史表BHT;转移目标缓冲栈(BTB ； 转移目标指令缓冲

4、栈BTIB五. 实验步骤(1)观察程序中出现的数据/控制/结构相关。指出程序中出现上述现象的指令组合。(2)(3)(4)、，、-、八 注意：考察增加浮点运算部件对性能的影响。考察增加forward部件对性能的影响。观察转移指令在转移成功和转移不成功时候的流水线开销。 除(2)以外，浮点加、乘、除部件都只有一个；本问题中所有浮点运算部件的延时都请设定为 4个周期六. 实验过程在开始模拟之前，将fact.s 和input.s 加载至 WinDLX中。加载完后点击Code后可以看到如下图所示。证明加载成功，即可进行以 下实验。(1 )观察程序中出现的数据 /控制/结构相关。指出程序中 出现上述现象的

5、指令组合。1.1.数据相关如图所示*1 V 1 KIf爭皿冋皿囱吗爵怕M DU 2HU*Q写却03k為佗fu cfwIb.u英眄城皿林小再伽皿109(i m inpJ.FfrilFtfrOlilUU-tliJAgdilM HJ JNIIUfli-so:mn.ddHl4,iU JklH-4n-s<hxffxoro臥OKCirL>*flddi 丄rCi.CMB 囲n颐nmLiddi iOrO.>iazE，抑13MEH bJi LM1 I L179Oh£KE JXte ID匡 GLhUMLt U.ll斑U-l4dL JJ11 lbb- e; r krid-iLMlDLCi

6、aijOJQDCT 夏ohomcwiiimufi/Mtrif： udttii F L'CtavS- illsdg仙叭M匚.1土| IF 心屮 | Wi |.Ma r| r-AlI K.iiQi ll 占"JjM（眄EfSf】 OrtaBiiEjft.rpiit *曲；4Inf nrMat ion about seql r Qxaiseqi rbJ.UxaIFIDriptk丄cop+Cbri Cede- axGOGmOaCyde®： -2(1I ciiririHalcd 国sou話和 IpEVde$: 1(2)In FipelriEIn PoF-hre-StBrp I

7、DIMAJR<PC lshpJ： Loop0x()& M卜阿Fist gefee -ZFsf Rjczr-MMHiiPNA=i('-Ox60jOOOd|PC<PC+4 f=inpiX.LKi>48Il Stal(£ because of AAW-Mazard vylliLuiaOi2)NoStals required.IntEXMEMWBlbu r3,0 x 0(要在WB周期写回r3中的数据；而下一条指令seqi r5,r3,0 x a要在intEX周期中读取r3中的数据。上述过程发生了 WR中突，即写读相关。为了避免此类冲突, seq r5,r4,

8、0 x a的intEX指令延迟了一个周期进行。则发生数据相关的指令为0>«0ODC168庖0“add r2iD.fc1C34ri血n口 £crt/TTin omaadd rljflJhcQOiJOXOOl 70&<20(4000eadd rlj-DOwainput 丄 oopMo-igooooOrfOODCIrO(MMCOOJc MLt/0>flOOQC17c(M140OOOM IDt)ns &npul.FinjhrfjooonsoDk28E30O3G IFsub r3j3HOx3D0>C0ODCI9400024061 =multi

9、rl j1 j4T1.2控制相关可知第0*00000130条指令jfact.Loop为循环指令，指令在EX时刻才能判别指 令是否发生转移，此时发生了控制相关。如下所示，此时指令跳转成功，故顺序 取出的指令必须中断，并且转向取出转移到的指令。jfact.Loop在EX时发现跳转成功，则在EX阶段马上结束指令顺序取出的指令 sd PrintfValue(r0),f0,转而执行led f0/4指令的取指阶段ID。由于此控制相关使得 流水线断流一个时钟周期。1.3结构相关Cyclo)： 213)In PipdheirIMAR<.PC (-rput.L«pdKlB| lfi<-Me

10、mk1AR>0ixE)*2(»O1 FC<-FC+4 |=wp(J.LoDpi-Oxlc2 Sil tecdu 密slruLtLaal Hazard上图表明了 addi r2,r2,0 x 1的详细信息。该指令与它前一条指令addr1,r1,r3 发生了结构相关。并且由于此处的冲突，需要暂停 2个周期。在ID段 暂停后，则开始进图intEX段。所以这条指令(addi r2,r2,0 x 1)你不能进入 ID流水段，译码部分占用，发生了结构相关。该部分的指令为：UXULUUU fC OxOOUCOIGOUXZ3E30U3UDne?o;npn.msnsubi r3j303DI

11、M1ULMJLIT84UxUJ24UH15 hnultXlrrullu rl jlj4bdraoes0x00230320 IDadd rt jl j3nxnnmmFh0x2wnmi faddi i2j2 Hx1n-rinorn-qii inn * I vrni(2) 考察增加浮点运算部件对性能的影响。取 N=12设置浮点运算部件的配置。由于实验手册上面要求Delay=4，所以我们将Delay这一栏改成4，而Count可以任意，为了对比，我们第一次浮点运算部件 取全部为2,第二次浮点运算部件取全部为 4。分别运行50个cycles后，数据对比如下：AJdian Uitk;Ciint)*1 期E4

12、MuIbpIcalliDri Unrs:24Drysion Un£i&:2"4Aririilinn UnitsCouhLDrlqi*-44Uril去44D iF/ii§ion Un'4Nijmber of Units in eadn Elast: 1 - M <- 9,Deai (Clock Cycled 1 <= N <= 50VZARNIMG' Ifycu eha» ih* 也Lit< tht pieeettDrvil bs- re-set autwiaticdlp!13CicelNuirtei gf

13、UHM in gch CbK- 1 < - M <=日；Delay 匚Hk Cycbs: I £=N <= SOwAnhlNG: $ 卿 cmanrgc ibc /创亡工 thepoce越or別 il te resei sutoma'icalhlI3KCancelTotalbLl C*clesJ eNeojIed ID eOLi'Klby JO rsiuclcrVJ.£ k«TuetiaT(j eu忖nHy in Fiplin*Tot al:!±l Lyd 邑对 KecLdledHO wecutdl b> 30 n

14、ffruercn s)4 IntuuionfskuirsnMy in Flpelni.Hardware 匚onf iguTation 超把 32T68 BpiR fnlilFX-Sldits »quhd Cndlx 4 f idD-SiGQK； 2. vequioedCvd 4 flivE-ElageT： 2, requirsdl Cicfes 4 u >iV3icirg encLleCHar drai e conf i gura t ion :Mrwr/ ii»: S7S9Bytet adc£>-$taget: 4. nvqjifKl Cdte: 1

15、 fimiiEX-SfagF 4_ if甲iiinM 匚戶i MivfX-Srage?- 4. reqrJred Cyclee- 4 FuwdriJinij stidbled.StallsRAW12 (24.30 gf dlthereofILD dk： 2 (1 & £71 of RAW 站IkEfaiwh/Jump dalle 2(16.td HAW 弑创时Fkjtrgpcrit ctallkr: 8 tt.67 oi RAW MW 計訓x 0 |U0(al5 tiudiural 处訓空 0 D OO cf 目I CycfeJ 匚GMid its任 3 (b.LU 对 al

16、l 口已战J Trnptiali：: 6 |12 00 M al Cjle?) TorM ?1 SMH?) (42 nOXrflQjt)CutiiJd 11 uiid 1 BicdiLch ).T uhl 2(C.G7 of dllndruclioniltf werf: taken; Cl|OCO? Wdl&ond Biand-tt) ird taken: 2 fl 00. ")3% ©f ol gnd_ Branch词Load匕 cat Instuti oas:T otal 1 (23.33% d illl n«tiuDl»net thviwl

17、:Loach; 2 (2t.57 ctf Load- /S tars -IrstuctcnslPtD屁 b l-'l J3-：' ct LsadbSfccre- risorucl口rs|Stolls :FAW 知I血 12(24W cf al CjicleaL thersH LJQ 域业:2|lKb/of RAW盘afcj fcsrarchdLHip /at HAW stall訂FlFAiing pninr 如II科 F 怖 FZ'i of RAVZ stflls)WW 沏 1$ D (O.QOol dl adesl Eliiclii亡I sidk- 0 (D.ODfe

18、 cf al C/cIca) Ccrtrol 如Ik: .1 |C OCft： of dl Cycb&) TrapZ GI12.m<3fdild«| T cUl； 21 Stal(t) (42.00% d al Cyclw)tendi t icnal Hraiaehes)TcMP ?(667 of all IntMBknl thsreof: lakw 0(0 OOol allccrid Bi/ch鬭TO1 taken: 2 1 DO. 30S 廿引 c?nd Bigih穴Load-S t or目一 liss I rue I ie n&I oUI: 7123 33

19、 ot 川 I ntoructjorwl 出出.-i- i- ' | ： - " n! L ri1=.-.,-rnr lrrfr i-hr!-?Stores" 5 久恋 N L oarf-Zf toie-l rKtiuciions)Float ng Feintin st met inns TtirM 2 fi rf 11ihpnr-AddBcns- 0 (0cf Floating 口oirtinrtJMulrtplcatltms: 2(110 3血 of Roethg COrt siaoe Inst.) DipLuFM. 0 |0.00/：. uf -bei'

20、;ing ptiril sldjc iwl|FLqsIing point ataye iii&tx.TcUl； 2lfG 67 of all Instrjcfcral thereof:jddtions J (O.OIK of Flomtir耳 point 合lags in st I hufticatont: 2 1UU. UUX or l-bahrg pantinLDivitiors i ii Uli： Flwhrgpart 时旳色 nst|Traps.;Traps; 2 6.E7Jt d al In比udi口口前TtclpsT i api 2 |G. E 7究 ol oil IrEl

21、nicto-is比较各个数据，发现没有变化。无论怎么增加浮点运算部件，统计结果都一 样。原因在于此程序中浮点计算指令没有重叠， 所以并行度没有增加，性能没有所以，浮点运算部件的增减对效率无影响(3) 考察增加forward部件对性能的影响。为了对比有无forward部件的性能。需要在勾选 enable forwarding，以及 不勾选en able con figuration来看性能数据的对比。不使用forward部件:使用forward部件:Tcitad =20 Cych(s GHecjrcd；IDby 10'S IrKbuetien讣ru侔nHy ir> PipMr 尸K

22、m dwsj. e ooil£ igtixa t £ oti -Mflimory 对蛆 32768 Bj4osF>ddEX-Stig$t: t i«qjiiidCdfr? 4fnulr：<SracFs 4 qiirerlCjizfe'" 4 filivE>-5 dues: -jisqued fcl氐 4 rsifirding dialed.Stalls:FAW stcili- F5 (32 刊盖 al Cctesj 诫AW e怙憾 0(0.00 jI dl CwJesI :nj'iurd stal'： J (0.

23、03 of al Cjclci)Conirol 17 (Bal Cpdea)Trap ttalb-12 |E fl IL % of al Cycles：)Total: 94 Stal($)(47 DO% 01 al CudesiCondi t i u iia 1 Branches ):Total： 15(1-1.2? tf al lre*uctDrts). th日耳卜 :ak&n: 2 |13 H丄总 ot all oxd El rarcheij nor taken: 13 (86.6731 ol 消lecnd BiandhesJLcad- t or e -Inst rue tTcta

24、t 12 12.2B dt al IreA-ucthns), IKbi&dIi Loaf 空 (5jd.y?jA 3)Lcad-Aitdr&l riaructfirKjSrores S(4fi IS% ol Load-Stciil naiudorelFJoa tin 吕 point st age ins t met ions-Tctat M (22.8£ cf al InsJtructhis),加Bie乂 AddriMf Hor Floangponl ttage r&LjvuliiDlratioris： 13 (54 7'- oi FltMthg po

25、rt 划&护 nsi 】 Divisors 0(0.00 DfFloitrQpurt 站护 irwijTraps:Traps <li3.8B； ol all httiudthonsStat ist ImTobsl:168 Schl対 Ot&DlJccL D executed b1CE lroiru：iionfjl 2 Instiutlignilsl urintK1 hlPiwint.K<a口已u迪工匕 con f i gu ra t i onMRmrrji size- ；V7fiF BjesFarirEX-11： rijpf 4, r-=qjred 匚jide? 4

26、 rmJEX-Stages:虬阳Cpcles: 4 riMtX-S'aces 九咱应：:4 Fcirardhng cradceStalls:RAW sidk； 26 HG-4CU ol all Ccle?I ihcicot LD si制倉 3(11.5 Di iRiWddl&| Rirrt-tZliiADSVilte 3 11 r4 Flowing port 盘alh: 20 (76.92 trf RAW 到 w£iW naif 0 3 0C1 of al Qpd»j Slrueturil grille: U OJJJ of 对 CyclitJ Qonbal

27、 atak 1 ?|(jO.?Eft of all CycletJ l rap 12 (?=E£K gi a I CjtpIb5| 1 otat EE>(0401H of al CclejCondi tioiLpl DreuGhes).Tor.t iri(14 2碌 of 吕11 mi ll jti fem 尿肥E taken 2(13.33 o( al cond. Blanches hfltiatM' 1 2 (86 暫乂 of 占II Mhfl1 Biisne-het)load«Z5t 氓一 I ns t rue t ions:liotm： 1J! 12!

28、 of ail InctiudtDis L theiiBDl: Looid 7 d Lsadl ,/Sloie ln5TudioPi) Slc<03： G 4G 巧翳 cf Laadl /SIdic Iiiwui：如帕Floatinci rpoinL 芒tage inst-mi匚Hi口ns . Totat 24 (22 8E盘 Of allln3t(ixi*btl thmotAddNon$: 11 |4ci 83X d Aoalrgipahl nag* imr) Hi iriinli"加声 13 祁 17: 口l Flrinj print 咄”疔 irst DivtsiorH：

29、匚0 0D-： of Fatrg pcint 就白沪 irKtTapeIirapfc； J Q31 路 of 制I Imlr jcliPi)从上面的数据我们可以看出增加forward部件后，总的周期数由200减少至 158, RAW由原来占总时钟周期的 32.5%减少至16.46%, RAW个数由原来的65减 少至26。增加forward部件使得控制相关比例增加了。所以，使用forward部件后，总的时钟周期减少，数据相关减少，流水线的性能得到一定的改善（4）观察转移指令在转移成功和转移不成功时候的流水线开销Condit ional Bxanchrn)T old; 15 卩 4.2B% cf

30、4ll Insbuclnns). Ihepsof. taken： 2 (13.33 qI all wnd BrarKhss) not latere 13 BE.6 d al coni Branches I可知条件分支指令总共有15条，其中有2条转移成功（13.33%）,有13条 转移不成功。转移不成功的指令就顺序执行，故不会影响程序的运行，不会导致流水线断 流；而转移成功的指令会导致流水线的断流， 要废弃预先读入的指令，重新从转 移成功处读入指令，执行效率会下降。经分析可知，两次断流都会导致一个周期 的流水线断流。七. 实验总结1. 在流水线中，硬件资源满足不了指令重叠执行的要求，会产生资源冲

31、突或竞争，称为流水线结构相关，而解决流水线相关的途径之一是设置双存储器 （哈 弗结构）：一个数据存储，一个指令存储。实际上，本身实现DLX指令的硬件设备已经考虑到了这一点，本身已有两个存储器，一个为数据存储器，一个为指令 存储器。故本身就解决了部分结构相关问题。并且 fact.s中的指令并不会导致其 他资源冲突，故无法体现资源相关。试验中多加入浮点数部件，运行效率等没有变化。通过观察指令的运行情况，因为不会发生结构相关（硬件资源冲突），在流水线中的部件线性使用，故加入部件也不会对结果有直接的影响。2. 本次实验，主要通过对于三种相关的观察，分析出现相关时的指令，分 析浮点运算部件和forwar

32、d部件对性能的影响，观察转移指令在转移成功和不成 功时的流水线开销，这些实验一步一步，通过 Win DLX形象生动的表示，使我在 实践中更加深入的认识了流水线。3. 通过本次实验，我熟悉了指令执行的每个阶段的任务，对时空图的理解 也更深了一步，对流水线中的三种相关性问题有了认识， 同时通过此实验学习到 了解决这些相关问题的方法，从而对课上所学的知识有了更系统的认识。实验三 DLX 处理器程序设计一 实 验类别综合型实验二 实 验目的学习使用DLX汇编语言编程，进一步分析相关现象三 实 验环境Win dows XP操作系统DLX汇编语言环境四 实 验原理掌握向量运算算法和编程方法。五 实 验步骤

33、（1）熟悉DLX汇编语言。（ 2） 编写 两双精度浮点一维向量的加法运算程序。（ 3） 对此程序完成上面实验二中 1）、2）、 3）、4）方面的分析六 实验过程1) 代码清单和注释说明.dataVectorLength: .word 16Vector1: .word 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16Vector2: .word 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16 ; 声明向量长度 以及声明向量 1、 2Printf1: .asciiz "Vector ="Printf2: .asciiz

34、" %f".align 2PrintPrompt: .word Printf1PrintPar: .word Printf2Result: .space 4 ;存放打印数据的空间申请.textmain:addi r14,r0,PrintPrompttrap 5lw r20,VectorLengthaddi r2,r0,0Loop:ld f10,Vector1(r2)ld f12,Vector2(r2) ; 循环体中读入向量cvti2d f0,f10cvti2d f2,f12addd f4,f2,f0 ; 加法运算Finish:;* Finish,write result i

35、nto stdoutsd Result,f4addi r14,r0,PrintPartrap 5 ; 系统中断，输出结果addi r2,r2,4subi r20,r20,1bnez r20,Loop;Endtrap 0运行结果CanDI3QO9OOQQlVector 2.000000 4_000000 6 000)000 8.000000 10.000000 12.000000 14.000000 16.DC 0000 1A OOQODO 20 QOOOOO 22 DOO DOO 24 OODODO 睥 OOOODO 26 000 ODO 3 0 OODROO 32 Of(2 )观察程序中出现

36、的数据 /控制/结构相关。指出程序中 出现上述现象的指令组合。ID Excculrd by 1C' Hitruclicn(i).2 nstiuCtiorifcLjnen in Hcelne.Hardware oanf igurat ionfadcLK-Dtaoe；' '. 'etjured Oces: 4 ffruE-'itagfeS 1, teqursd Cycles：' f1, luquilud CvlIcj: 4Forwadng 电 naUeJ.Stallo:FtA'V stdlli. B4 (20 3 d J 与cle< t

37、hereci.LJD dalls: DU.(JCfeolRAWstal；l BrancMJunp ttilt " (26.0(ol R/Ua/ r|gj ing point 阳h 阳丽笑 of FW打 slafcs 弼W stalls： 0 (QODS of dl Cyctes) Skuctural stallac 0 D.OOof 1 Cycles) Cohtnol *talk 15l.7£ ofTlap stds 54(17 -4； or al Cyctat) Totd133SldW4222% of aNQidoCqhcz i t i ona 1 Di anclicH)

38、Totflt 16(Bl84%otal Insruodonsj, tienotMeer: 15193 75 of al mnd PfmchBs mt lakeni 1 (£ 25T cf > oond. B ronohM)L3ad-ZS:ore-1nstructi zms: Total： 43 (27.07 oF allrBtmctn&l thsurf:Loadi 19 (G7 ol Load /Store-lnatLctofti) 5ioiss: 6(32 5' o' Lx>dd7Store-lnsTi£ton$|FLoatz poin

39、t stage i ustr-Act aozis : Total 16 (B.84t at al Insuuctioftsb timeotAddiiont: 16 p OOLOGY ol Floalmg poH stag* nst. J MLJptcBlnis (f of FkNng prinl 甘町 irst) Dr/inanv; 0 (Q DO% d Roothg pont stag? nA.Traps-T lapu: 19 |9l9找 tif d IrKtrndicn*无结构相关，有控制相关15次和数据相关64次数据相关：以当对当前指令的操作数寄存器进行操作（EX的时候，前几条指令 的运

40、算结果还未写回（WB）结果寄存器，由此产生数据相关。结构相关：由于只做了一次加法，所以没有产生结构相关LE1Clock Cyclo CiKrucd 1lacl.Focul|r(| I4haiueiitH? f Ljttte - 儿""r 二Tidl 丨 nt J MEM WE阀 rlJO.UIQHr jp : h5IFTSull： |1? | 沱门 MEM |'冏| MEM IE IF IIPbnx r2C IIsc'Lasprap :nDFjabwicdldMCJIa：iv«cKr1|i2l :|df12Jla：lV«：kr2|i21

41、:if Id 吃不：-dEH 后 |Cvli3dlC/1Ct-4ijdl2J12第一条命令在 WB段，第二条命令在intEX段，第四条命令在IF段。而第三条命 令指示为"aborted"。此处发生了控制相关。（3）考察增加浮点运算部件对性能的影响。设置浮点运算部件的配置。由于实验手册上面要求Delay=4，所以我们将Delay这一栏改成4，而Count可以任意，为了对比，我们第一次浮点运算部件 取全部为2,第二次浮点运算部件取全部为 4。数据对比如下：Coint:'day:AddMionLlriiiiL24MiitipItaiiDrtUni'S：24Divi

42、sion Unis：4Number al Uirikt in eaeh Das: 1 <=M <= 8.C'cai (Clcck Cydlcs) 1 <- M <- SOWARNING1 Ifiiouchwg lhe -slues. Ike誘口w* bo rewt pugmatiMlIHCount：Desa.Adirttinm Lhite-44MultpllicaAion Unite:1OivihiQii LJib：*tNunrbci gf Unto n cech CI®k 1“ 6Delay Clcck Cycles 1 <= Ml c=3JW

43、AHNIHG: If ijou change lhe luc-jjtlic procoar皿 I x reset autcmatballii1QK. |CancislSt atiatStat is!i csTotalclE Cpcfal'sl executed.ID cjccUcd Ly ' 0a Ih-sliiiLtt (i ? F空札QidnfeCUTiy iri RpiflrMHarJware can E igura"i口玳- Mernr 池鬣 32 i?bS Essies bdclE；%£i刃苦 2, rquicc Cph >1 fmiJEX

44、tagHPi： Z rKprcdCyc怙瓷 4 fdivE-Siages:requred Ziesi 4ruftaidiiLj ei 注血止Stalls-FAW slalls b4 昇H 运 of Rl CpJes., tbefeot LD dak 0(HMJ；K川 ftAW 创型朗 DioxIVJune ;hil: 1£ |2E 00% of RAW 如h Flooing rart 48 庐 0(R of RAW 3tok|WAxr/ sHIl 0 (C.OOfe of al Cycles'Siiuajlmd Wlb D 3 Q:; df dlCjriJe?) r-rN-i

45、 m it厂 l 厂f ”|m1 rap <tal 囂 54 卩忑"HPf j| CjclnInh： Sldl sJ 4!. M al LjdecJ-on Tit imicd Bxnzhcs):Tcto; 1E IE. 84-； gf «| hsIjUGliflin?) Ihercul; n衣mi in(i3 貫:uf & ccrd iBrsnches Mt lak*n I (B x5.1 of 剖 ccrtl BiancHiKjLoeLd-StQEs- In® true t 斗口般Tata. 4£ (27 叶幣 af alllntucio

46、rK), iFerBol: Loads! 33 £7.35* oF Load /Slaiielnrirudicih£) Steles; 16 132.55 -of Load-?5tore-lnslu-lionsfloat Ltuc piTit stage inst ruct 1 ons kta* IE 也制戈卅川I b«lnielRnU IH创ShSt/dtfciem:飞UQ 加 ol -hiring pcml :tag# iwt) 啊屮pli&aticma; 0 |0.00t ol Fbaling pant ?tage m?t)Drvi: ions: 0

47、 |0. )0 卅 Fbating jxiiit itag initTraceTrapf 1 £ 9l94之 erf al naructem比较各个数据，发现没有变化。无论怎么增加浮点运算部件，统计结果都一 样。原因在于此程序中浮点计算指令没有重叠， 所以并行度没有增加，性能没有 提高所以，浮点运算部件的增减对效率无影响(4)考察增加forward部件对性能的影响。为了对比有无forward部件的性能。需要在勾选 enable forwarding，以及 不勾选en able con figuration来看性能数据的对比。不使用forward部件:使用forward部件:Total

48、-413 Cycled ewcuedID eHBcvted ty 1. E instruc'iortLsj curteniiy ir Pipeline.carjf i勺zre t iax:;Merow size 32768 Btes ,dd£> Stcigcs: 4, -equireT Cycles: - hmjt；< si：aae!$- 4. equred U已处：4 Idrv&i-'j' ajrci. lrcquicL： Cy&ls. 4 ForwardingGtalIs:HAW s*剖暨1肛拥.2淹 卅al L*cl&

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55、ward部件后，总的周期数由413减少至 315, RAW由原来占总时钟周期的 39.22%减少至20.32%, RAW个数由原来的162 减少至64。增加forward部件使得控制相关比例增加了。所以，使用forward部件后，总的时钟周期减少，数据相关减少，流水线的 性能得到一定的改善。(5) 观察转移指令在转移成功和转移不成功时候的流水线开销。GcnditioiLal Brandies):Totcl: 16 (3l844 of al InslrucliOnsL thereattaken： 1 b pj. /b'i tx all cord. trancFwsl-iat taken

56、1弗 d aNcand Branchesj可知条件分支指令总共有16条，其中有15条转移成功(93.75%),有1条 转移不成功。转移不成功的指令就顺序执行，故不会影响程序的运行，不会导致流水线断 流；而转移成功的指令会导致流水线的断流，要废弃预先读入的指令，重新从转移成功处读入指令，执行效率会下降。经分析可知，两次断流都会导致一个周期 的流水线断流。七.实验总结通过此次实验我对实验二所进行的数据相关、控制相关、结构相关的性 能分析做了更深入的了解，以及对于功能部件对流水线的影响，forwardi ng技术对流水线的影响，还有就是静态指令调度等。通过自行编写向量矢量算法，在代码中初始化两个向量，按照分量顺序 进行运算。当然，如果想要改变源向量，直接处理代码中的相关数据即可。总之，该实验主要着重对浮点运算以及对于流水线的相关影响及性能分 析，使我受益匪浅。实验四代码优化一. 实验类别综合实验二. 实验目的学习简单编译优化方法，观察采用编译优化方法所带来的性能的提高三 实验环境Win dows XP操作系统DLX汇编语言环境四 实验原理采用 静态调度方法重排指令序列，减少相关，优化程序五 实验步骤（1） 使用静态调度方法手工优化 实验 2 或实验