《计算机系统结构》电子教案课7.ppt

2014.2.17 计算机系统结构 第6章 指令级并行软件方法（指令级，多发射或乱序执行，静态调度） 第6章采用的流水线模型 第6章采用的流水线模型 6.1 基本指令调度及循环展开 6.1 基本指令调度及循环展开 6.1 基本指令调度及循环展开 6.1 基本指令调度及循环展开 6.1.2 循环展开方法 例6.2（P155） 例6.2（续1） 例6.2（续2） 例6.2（续3） 例6.2（续4） 习题6.8 习题6.8（续） 6.5 开发更多的指令级并行 例6.7（P173） 例6.7解（续） 例6.8（P173） 例6.8（续） 2. 存储别名导致的隐式相关（GCD判则） 2. 存储别名导致的隐式相关（GCD判则） GCD判则成功的例子 GCD判则失败的例子 GCD判则失败的例子 GCD测试之前要求循环代码“规范化” 3. 数据相关处理??? 作业7（第8次课） * 　　本章学习由软件（即编译程序）实现的指令级并行方法，主要内容是如何修改、优化已编译完的目标程序，以减少指令间冲突造成的停顿，缩短程序执行时间。 6.1 基本指令调度及循环展开 6.5 开发更多的指令级并行 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 　　教材P154第一段说可以采用图3.17的5段整数流水线（下图a）来讨论本节（本章）的整数、浮点数混合运算程序，实际上解释不通，我们改用下图b的整数、浮点分离的流水线结构来讨论。 整数ALU 浮点ALU (b) 实际可用的流水线结构 整数、浮点共用ALU (a) 图3.17流水线结构（P71 ） WB MEM IF ID F0 F1 F2 F3 WB MEM EX IF ID WB MEM EX Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. (3) (4) (1) (2) (1) 采用P90图3.33的优化流水线方案： 相关指令之间采用定向技术（包括前、后半周期定向），以减少停顿； 在ID段处理分支指令，分支停顿为1个时钟周期； 采用延迟分支技术，设1个延迟槽。 (2) 相关浮点指令之间的停顿：浮点数在“执行”段需4拍，其它段为1拍。两条相关的浮点指令之间的最少停顿周期数如下表（即教材P153表6.1） IF ID F0 Mem WB IF ID EX Mem WB F1 F2 F3 IF ID F0 Mem WB F1 F2 F3 IF ID F0 Mem WB F1 F2 F3 IF ID EX Mem WB IF ID F0 Mem WB F1 F2 F3 IF ID EX Mem WB IF ID EX Mem WB Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 6.1.1 指令调度方法 　　基本原理是按两条相关指令之间所需的最小启动距离将它们隔开，在二者之间安排其它的无关指令，减少直至消除流水线停顿。 例6.1（P154）：将如下C语言源程序编译成MIPS目标代码，然后使用指令调度技术、延迟分支技术优化其代码性能（指缩短运行时间）。 for(i=1000;i0;i- -) x[i]=x[i]+s; 解： (1)初步编译结果如下 Loop： L.D F0, 0(R1) //F0←1个向量元素 ADD.D F4, F0, F2 //F4←F0+F2（即标量s） S.D F4, 0(R1) //F4存回向量元素 DADDIU R1, R1, #-8 //R1←R1-8（指向前1个元素，长浮点） BNE R1, R2, Loop //若R1≠R2，转Loop Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Asp