北邮实验四代码优化..docx

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月实验四代码优化实验类别：综合实验实验目的：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。实验学时：4实验组人数：1/1实验设备环境: DLX汇编语言环境实验原理：采用静态调度方法重排指令序列，减少相关，优化程序教学要点与学习难点：指令静态调度方法。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。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.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:.space 4.textmain:addir14,r0,PrintPrompttrap5lwr20,VectorLengthaddir2,r0,0Loop:ldf10,Vector1(r2)ldf12,Vector2(r2)cvti2df0,f10cvti2df2,f12adddf4,f2,f0Finish:;**** Finish,write result into stdoutsdResult,f4addir14,r0,PrintPartrap5addir2,r2,4subir20,r20,1bnezr20,Loop;**** Endtrap0代码优化后：.data?VectorLength:?.word?16?Vector1:?????.word?1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16Vector2:?????.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?????????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??bnez??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Conditional?Branches