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1、WORD格式整理实验项目名称循环展开及指令调度实验目的及要求1.加深对循环级并行性、指令调度技术、循环展开技术以及寄存器换名技术的理解；2.熟悉用指令调度技术来解决流水线中的数据相关的方法；3.了解循环展开、指令调度等技术对CPU性能的改进。实验内容1．用指令调度技术解决流水线中的结构相关与数据相关（1）用MIPS汇编语言编写代码文件*.s，程序中应包括数据相关与结构相关（假设：加法﹑乘法﹑除法部件各有2个，延迟时间都是3个时钟周期）（2）通过Configuration菜单中的“Floatingpointstages”选项，把加法﹑乘法﹑除法部件
2、的个数设置为2个，把延迟都设置为3个时钟周期；（3）用winMIPS64运行程序。记录程序执行过程中各种相关发生的次数、发生相关的指令组合，以及程序执行的总时钟周期数；（4）采用指令调度技术对程序进行指令调度，消除相关；（5）用winMIPS64运行调度后的程序，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；（6）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CPU性能的意义。2.用循环展开、寄存器换名以及指令调度提高性能（1）用MIPS汇编语言编写代码文件*.s，程序中包含一个循环次数为4的整数倍的简单循环；（2）用w
3、inMIPS64运行该程序。记录执行过程中各种相关发生的次数以及程序执行的总时钟周期数；（3）将循环展开3次，将4个循环体组成的代码代替原来的循环体，并对程序做相应的修改。然后对新的循环体进行寄存器换名和指令调度；（4）用winMIPS64运行修改后的程序，记录执行过程中各种相关发生的次数以及程序执行的总时钟周期数；（5）根据记录结果，比较循环展开、指令调度前后的性能。学习参考资料分享WORD格式整理实验步骤1．用指令调度技术解决流水线中的结构相关与数据相关1) 代 码： divf f2,f5,f6divf f1,f2,f6divf f3,f1,
4、f5divf f0,f4,f7addf f14,f0,f6addf f15,f5,f7 multf f20,f4,f6 multf f21,f5,f72）设置运算部件个数以及运算时钟周期数图1图2.Pipeline图以下为出现的数据相关学习参考资料分享WORD格式整理图3先写后读相关图4由于只有两个除法部件，所以出现了功能部件的冲突。 总的执行周期是38指令调度后代码：将无关指令放在一起执行，相关指令分开尽量避免数据相关divf f2,f5,f6 multf f20,f4,f6 multf f21,f5,f7 divf f1
5、,f2,f6 addf f15,f5,f7 divf f3,f1,f5 divf f0,f4,f7 addf f14,f0,f6 学习参考资料分享WORD格式整理图5.Pipeline图图6.Statistics图总执行时钟周期为35个。（6）指令调度后，数据相关减少了，总时钟周期数减少了，效能提高了。调度前的时钟周期数为38，调度后的时钟周期数减少为35，加速比 = 38/35= 1.082.用循环展开、寄存器换名以及指令调度提高性能带循环指令代码：求四个1相加的和，结果存在r2中.text学习参考资料分享WORD格式整理.gl
6、obalmainmain:addir1,r0,#4addir2,r0,#0Loop:sgtr3,r1,r0bnezr3,Sub1trap0Sub1:addir2,r2,#1subir1,r1,#1jLoop结果：总时钟周期是42个，5rawstalls,循环了4次，结果r2=4图7循环展开：代码：.text.globalmainmain:addir1,r0,#4addir2,r0,#0addir2,r2,#1subir1,r1,#1addir2,r2,#1subir1,r1,#1addir2,r2,#1subir1,r1,#1addir2,r2,
7、#1subi r1,r1,#1 trap 0 结果：总时钟周期是15个，0 raw stalls,执行了4次，结果r2 = 4学习参考资料分享WORD格式整理图8原因的对比： 是因为LOOP指令执行完后会有一个nop指令的延迟。图9多Cache一致性：实验目的1、加深对多CACHE一致性的理解。2、进一步掌握解决多CACHE一致性的目录协议和监听协议的基本思想。3、掌握在各种情况下，目录协议和监听协议是如何工作的。给出进行操作的类型以及CACHE块状态的变化情况模拟器使用方法简介（目录式）该模拟器模拟4个CPU（A
8、、B、C、D）访存的工作过程。每个CPU中都有一个Cache，该Cache包含有4个块，其块地址为0-3。分布式存储器中有32个块，其块
