Tomasulo算法实验报告.doc

--------------------------校验:_____________-----------------------日期:_____________Tomasulo算法实验报告高级计算机系统结构Tomasulo算法实验报告Tomasulo算法实验一、实验目的(1)加深对指令集并行性及开发的理解。(2)加深对Tomasulo算法的理解。.(3)掌握Tomulo算法在指令流出、执行、写结果各阶段对浮点操作指令以及load和store指令进行什么处理。(4)掌握采用了Tomasulo算法的浮点处理部件的结构。(5)掌握保留站的结构。(6)给定被执行代码片段,对于具体某个时钟周期,能够写出保留站、指令状态表以及浮点寄存器状态表内容的变化情况。二、实验平台采用Tomasulo算法模拟器。Tomasulo算法基本思想:记录和检测指令相关,操作数一旦就绪就立即执行,把发生RAW冲突的可能性减少到最小;通过寄存器换名来消除WAR冲突和WAW冲突。三、实验内容和步骤实验一(1)学会使用Tomasulo算法。假设浮点功能部件的延迟时间为加减法2个周期,乘法10个时钟周期,除法40个时钟周期,load部件2个时钟周期。F6,24(R2)F2,12(R3)F0,F2,F4F8,F6,F2F10,F0,F6F6,F8,F2②按步进方式执行上述代码,利用模拟器的“小三角按钮”的对比显示功能,观察每一个时钟周期前后各信息表中内容的变化情况。(2)对与上面相同的延迟时间和代码段。①给出在第3个时钟周期时,保留站、load缓冲器以及寄存器状态表中的内容。②步进5个时钟周期,给出这时保留站、load缓冲器以及寄存器状态表中的内容。③再步进10个时钟周期,给出这时保留站、load缓冲器以及寄存器状态表中的内容。实验二假设浮点功能部件的延迟时间为加减法3个时钟周期,乘法8个时钟周期,除法40个时钟周期。对于下面的代码重复实验一中步骤(2)的内容。编写代码如下:,F8,F2四、实验结果及分析说明:R[X]表示寄存器X的内容,M[y]表示存储器存储单元y的内容:实验一实验二实验一结果浮点功能部件的延迟时间为加减法2个周期,乘法10个时钟周期,除法40个时钟周期,load部件2个时钟周期,根据实验结果可知程序全部执行完需要57个时钟周期。1)是第16个周期,此时各部件的状态如下所示:其指令执行状态如下:②其保留站内容如下:分析:“no”③load缓冲器内容:分析:此时Loda缓冲器处于闲置状态,因为只有前两条指令需要计算地址,而前两条指令在第5个周期时已经执行完,所以指导程序运行完的所有周期中该部件都是处于闲置状态的。④寄存器内容:2)第3个时钟周期时,保留站、load缓冲器以及寄存器状态表中的内容。①指令状态②保留站内容分析:第3个时钟周期时保留站的Mult1处于忙碌状态。③load缓冲器内容:分析:第3个时钟周期时前两条去操作数的指令还为执行完,所以load缓冲器的前两个缓冲器处于忙状态。④寄存器3)步进5个时钟周期,给出这时保留站、load缓冲器以及寄存器状态表中的内容。步进5个时钟周期后,是程序执行的第8个周期,此时各部件的状态如下:①指令状态②保留站内容分析:③load缓冲器内容:④寄存器内容4)再步进10个时钟周期,这时处于执行周期的第18个周期,这时保留站、load缓冲器以及寄存器状态表中的内容:①指令状态分析:②保留站分析:③Load缓冲器④寄存器实验二结果浮点功能部件的延迟时间为加减法3个周期,乘法8个时钟周期,除法40个时钟周期,load部件2个时钟周期。根据实验结果可知该程序需要56个周期执行完成。(分析与实验一类似,不再赘述)(1)第3个时钟周期时,保留站、load缓冲器以及寄存器状态表中的内容。①指令状态②保留站③load缓冲器内容:④寄存器内容(2)步进5个时钟周期,给出这时保留站、load缓冲器以及寄存器状态表中的内容。①指令状态:②保留站内容:③Load部件内容:④寄存器部件内容:(3)再步进10个时钟周期,给出这时保留站、load缓冲器以及寄存器状态表中的内容。①指令状态:②保留站内容: