记分牌算法和Tomasulo算法.doc

信息科学与技术学院计算机科学系实验三 记分牌算法和Tomasulo算法实验目的1. 掌握DLXview模拟器的使用方法；2. 进一步理解指令动态调度的基本思想，了解指令动态调度的基本过程与方法；3. 理解记分牌算法和Tomasulo算法的基本思想，了解它们的基本结构、运行过程；4. 比较分析基本流水线与记分牌算法和Tomasulo算法的性能及优缺点。实验平台DLXview模拟器实验内容及步骤1. 用DLX汇编语言编写代码文件*.s（程序中应包括指令的数据相关、控制相关以及结构相关），以及相关的初始化寄存器文件*.i和数据文件*.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. 观察程序中出现的数据相关、控制相关、结构相关，并指出三种相关的指令组合；(1) 第二个lf指令到multf、subf和addf，multf到divf之间，subf到addf之间存在着先写后读相关。(2) divf和addf之间存在着先读后写相关。(3) addf和subf指令关于浮点加法部件还存在着结构相关。3. 将自己编写的程序*.s、*.i、*.d装载到DLXview模拟器上， (1)分别用基本流水线、记分牌算法和Tomasulo算法模拟，针对每一种模拟做如下分析：基本流水线：统计程序的执行周期数和流水线中的暂停时钟周期数 1个加法部件，延迟周期为22个乘法部件，延迟周期为101个除法部件，延迟周期为40 程序执行时钟周期数 67，流水线中的暂停时钟周期10 改变功能部件数目重新模拟，观察并记录性能的改变 2个加法部件，延迟周期为23个乘法部件，延迟周期为102个除法部件，延迟周期为40程序执行时钟周期数 67，流水线中的暂停时钟周期10 改变功能部件延迟重新模拟，观察并记录性能的改变 1个加法部件，延迟周期为12个乘法部件，延迟周期为81个除法部件，延迟周期为32 程序执行时钟周期数 47，流水线中的暂停时钟周期8由此可见增加功能部件数目之后，性能并没有提高减少功能部件延迟之后，性能得到了显著的提高。 记分牌算法：统计程序的执行周期数和流水线中的暂停时钟周期数 1个加法部件，延迟周期为22个乘法部件，延迟周期为101个除法部件，延迟周期为40 程序执行时钟周期数 59，流水线中的暂停时钟周期12 改变功能部件数目重新模拟，观察并记录性能的改变 2个加法部件，延迟周期为23个乘法部件，延迟周期为102个除法部件，延迟周期为40程序执行时钟周期数 59，流水线中的暂停时钟周期12 改变功能部件延迟重新模拟，观察并记录性能的改变 1个加法部件，延迟周期为12个乘法部件，延迟周期为81个除法部件，延迟周期为32 程序执行时钟周期数 49，流水线中的暂停时钟周期10由此可见增加功能部件数目之后，性能并没有提高减少功能部件延迟之后，性能得到了显著的提高。 Tomasulo算法：统计程序的执行周期数和流水线中的暂停时钟周期数 1个加法部件，延迟周期为22个乘法部件，延迟周期为101个除法部件，延迟周期为40 程序执行时钟周期数 56，流水线中的暂停时钟周期10 改变功能部件数目重新模拟，观察并记录性能的改变 2个加法部件，延迟周期为23个乘法部件，延迟周期为102个除法部件，延迟周期为40程序执行时钟周期数 56，流水线中的暂停时钟周期10 改变功能部件延迟重新模拟，观察并记录性能的改变 1个加法部件，延迟周期为12个乘法部件，延迟周期为81个除法部件，延迟周期为32 程序执行时钟周期数 46，流水线中的暂停时钟周期8由此可见增加功能部件