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1、北京邮电大学计算机学院《计算机系统结构》课程实验2015年4月实验四代码优化一、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、实验学时：4四、实验组人数：1/1五、实验设备环境:DLX汇编语言环境六、实验原理：采用静态调度方法重排指令序列，减少相关，优化程序七、教学要点与学习难点：指令静态调度方法。八、实验内容和要求：对实验二或实验三的代码进行优化，给出性能改进的量化值，同时给出采取优化手段的理论依据。九、实验步骤：（1）使用静态调度方法手工优化实验2或实验3的代码（2）对优化程序，重复实验二中（1）、（2）、（3）、（4）工作。1.
2、使用向量加法运算作为优化对象代码优化前：.dataVectorLength:.word16Vector1:.word1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16Vector2:.word1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16Printf1:.asciiz"Vector="Printf2:.asciiz"%f".align2PrintPrompt:.wordPrintf1PrintPar:.wordPrintf2Result:.space4.textmain:addir14,r0,PrintPrompttrap5lwr
3、20,VectorLengthaddir2,r0,0Loop:ldf10,Vector1(r2)ldf12,Vector2(r2)cvti2df0,f10cvti2df2,f12adddf4,f2,f0Finish:;****Finish,writeresultintostdoutsdResult,f4addir14,r0,PrintPartrap5addir2,r2,4subir20,r20,1bnezr20,Loop;****Endtrap0代码优化后：.data VectorLength: .word 16 Vector1: .word 1,2,3,4,5,6,7,8,9
4、,10,11,12,13,14,15,16Vector2: .word 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16 Printf1: .asciiz "Vector ="Printf2: .asciiz " %f" .align 2 PrintPrompt: .word Printf1 PrintPar: . word Printf2 Result: .space 4 .text main: addi r14,r0,PrintPrompt trap 5 addi r2,r0,0
5、 lw r20,VectorLength Loop: ld f10,Vector1(r2) ld f12,Vector2(r2) addi r2,r2,4 cvti2d f0,f10 ;此处进行优化 cvti2d f2,f12 subi r20,r20,1 addd f4,f2,f0 ;此处进行优化，之前插入一条指令，避免f2的RAW冲突 sd Result,f4 addi r14,r0,PrintPar trap 5 ;addi r2,r2,4 ;subi r20,r20,1 bne
6、z r20,Loop trap 0程序结果（两个一样）2.代码优化前后的statistics对比（左图为优化前右图为优化后）优化之后其中断数据显示为： 优化前为：由上述两图对比可以看出， 数据相关：其RAW相关由优化前的34.12%减少为20.57%，性能改善很多； 结构相关没有发生改变； 控制相关：由原来的3.94%变为4.75%，没有改善。 因此，可以看出，我所进行的代码优化对性能方面改善并不是很强烈，主要影响还是在数据相关方面上图左图为4个浮点部件执行结果，右图为原始默认1个浮点部件执行结果。由此可以看出，其部件个数对统计结果并无影响。 原因为该运算过程中不存在结构相
7、关，因此并行度没有增加，程序影响不大，部件增加对于系统的性能并没有改善。左图为使用forwading技术的统计结果。 通过对比可以看出，使用forwarding技术之后执行周期少了316-267=49个时钟周期，在这些时钟周期中，forwarding技术主要在于消除了执行过程中的数据相关（由65个中断减少至16个）。因此，代码执行效率改善很多。 由统计结果中的Conditional Branches可以看出， 优化前和优化后的Condition
