计算机体系结构实验报告二.pdf

《计算机体系结构实验报告二.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机体系结构实验报告二.pdf（3页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、-实验二构造相关实验二构造相关一、一、实验目的：实验目的：通过本实验，加深对构造相关的理解，了解构造相关对 CPU性能的影响。二、实验容：实验容：1.用 WinDL*模拟器运行程序 structure_d.s。2.通过模拟，找出存在构造相关的指令对以及导致构造相关的部件。3.记录由构造相关引起的暂停时钟周期数，计算暂停时钟周期数占总执行周期数的百分比。4.论述构造相关对 CPU 性能的影响，讨论解决构造相关的方法。三、实验程序三、实验程序 structure_d.sstructure_d.sLHI R2,(A16)&0*FFFF 数据相关ADDUI R2,R2,A&0*FFFFLHI R3,(

2、B16)&0*FFFFADDUI R3,R3,B&0*FFFFADDU R4,R0,R3loop:LD F0,0(R2)LD F4,0(R3)ADDD F0,F0,F4；浮点运算，两个周期，构造相关ADDD F2,F0,F2;-A stall is found(an e*ample of how to answeryour questions)ADDI R2,R2,*8ADDI R3,R3,*8.z.-SUB R5,R4,R2BNEZ R5,loop；条件跳转TRAP*0;E*it-this is a ment!A:.double 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10B:.double 1

3、,2,3,4,5,6,7,8,9,10四、实验过程四、实验过程翻开软件，loadstructure_d.s 文件，进展单步运行。经过分析，此程序一次循环中共有五次构造相关。R-stall 数据相关 Stall-构造相关1)第一个构造相关：addd f2,f0,f2由于前面的数据相关，导致上一条指令addd f0,f0,f4 暂停在 ID 阶段，所以下一条指令 addd f2,f0,f2 发生构造相关，导致相关的部件：译码部件。2)第二个构造相关：ADDI R2,R2,*8，与第一个构造相关类似。由于数据相关，上一条指令暂停在 ID 阶段，所以导致下一条指令发生构造相关。3)第三、四、五个构造相

4、关：ADDI R2,R2,*8ADDI R3,R3,*8SUB R5,R4,R2第三个：ADDI R2,R2,*8访存冲突，由于上一条指令处在访存阶段，所以此条指令需要暂停，为存储器构造相关冲突。第四个构造相关：ADDI R3,R3,*8与第一个和第二个相关类似，但此处为执行部件冲突的构造相关。第五个：SUB R5,R4,R2.z.-与第一个类似，为译码部件构造相关。由于这三个相关在同一时钟周期发生，所以算一个。由于这三个相关在同一时钟周期发生，所以算一个。4)计算暂停时钟周期数占总执行周期数的百分比。由上图统计信息可知：此程序一共有 139 个周期，而程序一共循环 10 次，每次有 5 个构

5、造相关，但后三个在同一时钟周期发生，一次相关暂停一个周期，所以，暂停时钟周期数占总执行周期数的百分比为：3*10/139=21.6%.5)论述构造相关对 CPU 性能的影响，讨论解决构造相关的方法。发生构造相关时，必然会导致流水线效率的降低，如果处理不当甚至会发生错误。解决的方法主要有：1流水化功能单元；2资源重复；3暂停流水线。五、实验心得五、实验心得本次实验主要是通过具体的程序实例向我们展示了流水线中的构造相关冲突。通过本次实验，更加深刻地认识了构造相关是怎么发生的，包括流水线单步执行、每个流水段功能、流水线建立与排空、定向技术等容有了很好的掌握；知道其运行情况，以及构造相关在此程序中导致的延迟。.z.