記分牌算法和Tomasulo算法.doc

信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系實(shí)驗(yàn)三 記分牌算法和Tomasulo算法實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握DLXview模擬器的使用方法；2. 進(jìn)一步理解指令動(dòng)態(tài)調(diào)度的基本思想，了解指令動(dòng)態(tài)調(diào)度的基本過(guò)程與方法；3. 理解記分牌算法和Tomasulo算法的基本思想，了解它們的基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)行過(guò)程；4. 比較分析基本流水線與記分牌算法和Tomasulo算法的性能及優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)DLXview模擬器實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1. 用DLX匯編語(yǔ)言編寫代碼文件*.s（程序中應(yīng)包括指令的數(shù)據(jù)相關(guān)、控制相關(guān)以及結(jié)構(gòu)相關(guān)），以及相關(guān)的初始化寄存器文件*.i和數(shù)據(jù)文件*.d； 305.s 305.i#put 30 into r2 -#34(r2) is 64 (0x40)put r2 30#put 2.5 into address 0x40fput 0x40 2.5#put 23 into r3 -#45(r3) is 68 (0x41)put r3 23#put 4.0 into address 68fput 0x414.0#put 1.25 into FP register f4fput f4 1.25lf f6, 34(r2)lf f2, 45(r3)multf f0, f2, f4subf f8, f6, f2divf f10,f0, f6addf f6, f8, f2trap#02. 觀察程序中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)相關(guān)、控制相關(guān)、結(jié)構(gòu)相關(guān)，并指出三種相關(guān)的指令組合；(1) 第二個(gè)lf指令到multf、subf和addf，multf到divf之間，subf到addf之間存在著先寫后讀相關(guān)。(2) divf和addf之間存在著先讀后寫相關(guān)。(3) addf和subf指令關(guān)于浮點(diǎn)加法部件還存在著結(jié)構(gòu)相關(guān)。3. 將自己編寫的程序*.s、*.i、*.d裝載到DLXview模擬器上， (1)分別用基本流水線、記分牌算法和Tomasulo算法模擬，針對(duì)每一種模擬做如下分析：基本流水線：統(tǒng)計(jì)程序的執(zhí)行周期數(shù)和流水線中的暫停時(shí)鐘周期數(shù) 1個(gè)加法部件，延遲周期為22個(gè)乘法部件，延遲周期為101個(gè)除法部件，延遲周期為40 程序執(zhí)行時(shí)鐘周期數(shù) 67，流水線中的暫停時(shí)鐘周期10 改變功能部件數(shù)目重新模擬，觀察并記錄性能的改變 2個(gè)加法部件，延遲周期為23個(gè)乘法部件，延遲周期為102個(gè)除法部件，延遲周期為40程序執(zhí)行時(shí)鐘周期數(shù) 67，流水線中的暫停時(shí)鐘周期10 改變功能部件延遲重新模擬，觀察并記錄性能的改變 1個(gè)加法部件，延遲周期為12個(gè)乘法部件，延遲周期為81個(gè)除法部件，延遲周期為32 程序執(zhí)行時(shí)鐘周期數(shù) 47，流水線中的暫停時(shí)鐘周期8由此可見(jiàn)增加功能部件數(shù)目之后，性能并沒(méi)有提高減少功能部件延遲之后，性能得到了顯著的提高。 記分牌算法：統(tǒng)計(jì)程序的執(zhí)行周期數(shù)和流水線中的暫停時(shí)鐘周期數(shù) 1個(gè)加法部件，延遲周期為22個(gè)乘法部件，延遲周期為101個(gè)除法部件，延遲周期為40 程序執(zhí)行時(shí)鐘周期數(shù) 59，流水線中的暫停時(shí)鐘周期12 改變功能部件數(shù)目重新模擬，觀察并記錄性能的改變 2個(gè)加法部件，延遲周期為23個(gè)乘法部件，延遲周期為102個(gè)除法部件，延遲周期為40程序執(zhí)行時(shí)鐘周期數(shù) 59，流水線中的暫停時(shí)鐘周期12 改變功能部件延遲重新模擬，觀察并記錄性能的改變 1個(gè)加法部件，延遲周期為12個(gè)乘法部件，延遲周期為81個(gè)除法部件，延遲周期為32 程序執(zhí)行時(shí)鐘周期數(shù) 49，流水線中的暫停時(shí)鐘周期10由此可見(jiàn)增加功能部件數(shù)目之后，性能并沒(méi)有提高減少功能部件延遲之后，性能得到了顯著的提高。 Tomasulo算法：統(tǒng)計(jì)程序的執(zhí)行周期數(shù)和流水線中的暫停時(shí)鐘周期數(shù) 1個(gè)加法部件，延遲周期為22個(gè)乘法部件，延遲周期為101個(gè)除法部件，延遲周期為40 程序執(zhí)行時(shí)鐘周期數(shù) 56，流水線中的暫停時(shí)鐘周期10 改變功能部件數(shù)目重新模擬，觀察并記錄性能的改變 2個(gè)加法部件，延遲周期為23個(gè)乘法部件，延遲周期為102個(gè)除法部件，延遲周期為40程序執(zhí)行時(shí)鐘周期數(shù) 56，流水線中的暫停時(shí)鐘周期10 改變功能部件延遲重新模擬，觀察并記錄性能的改變 1個(gè)加法部件，延遲周期為12個(gè)乘法部件，延遲周期為81個(gè)除法部件，延遲周期為32 程序執(zhí)行時(shí)鐘周期數(shù) 46，流水線中的暫停時(shí)鐘周期8由此可見(jiàn)增加功能部件