指令动态调度.pptVIP

1.采用Tomasulo算法的DLX浮点部件的基本结构 保留站中保存已流出并等待到本功能部件执行的 操作（指令）；还保存指令执行所需的控制信息。 如果该操作的源操作数在寄存器中已经就绪，刚将该操作数取来，保存到保留站中； 如果操作数还没有计算出来，则保留站中记录这个操作数将由谁计算出来，即指明它由哪个功能部件产生。 取缓冲和存缓冲保存的是读/写存储器的数据或 地址。 4.2 指令的动态调度 浮点寄存器通过一对操作数总线连到功能部件，通过其中一条总线连到公共数据总线，再送到存缓冲。 功能部件的计算结果和从存储器读取的数据都送到公用数据总线上，除了取缓冲的输入和存缓冲的输出以外，所有部分均与公用数据总线相连。 两个运算功能部件 浮点乘法器完成乘法和除法操作 浮点加法器完成加法和减法操作 4.2 指令的动态调度 2.指令流水线的分段情况 使用Tomasulo算法的流水线需三段： (1) 流出（Issue）：从浮点操作队列中取一条指令。 (2) 执行（Execute） (3) 写结果（Write Result） 3.这些步骤和记分牌基本上类似，但有以下以下几点 不同： (1)无需任何操作来检查数据写后写和先读后写相关 的过程，在指令流出过程中操作数寄存器换名已 将其消除。 4.2 指令的动态调度 (2)通过公共数据总线来广播结果，将结果送到 等待此结果作为操作数的保留站，目标寄存器也 相当于一个需要结果的保留站，而不是将结果 写回到寄存器中。 (3)存储器存和取都作为基本的功能部件。 (4)由于保留站技术能够有效地解决先写后读，而 无需特殊处理，因此，记分牌流水线中用于完 成判断先写后读的“取操作数”段也被消掉。 4.2 指令的动态调度 4. 定义有关的术语和数据结构 标志（tags） 指缓冲或产生结果的保留站（功能部件）。 每个保留站有以下6个域： Op：对源操作数S1和S2所进行的操作。 Qj，Qk：产生结果的保留站号。等于0表示 操作数在Vj和Vk中或不需要操作数。 Vj，Vk：两个源操作数的值。操作数项中，V或 Q域最多只有一个有效。 Busy：标示本保留站和相应的功能部件是否空 闲。 4.2 指令的动态调度 每个寄存器和存缓冲有1个Qi域：结果要存入本寄存 器或存缓冲的保留站号。 如果Qi空，表示当前没有指令要将结果写入此 寄存器或存缓冲。 当寄存器空闲时，Qi域空。 存缓冲和取缓冲还各有1个Busy域和1个Address域 Busy：标示缓冲是否空闲。 A：地址域，用于记录存或取的存储器地址。 存缓冲还有1个V域：保存要存入存储器的数据。 4.2 指令的动态调度 5. 对于下列代码，保留站的信息： LD F6 , 34(R2) LD F2 , 45(R3) MULTD F0 , F2 , F4 SUBD F8 , F2 , F6 DIVD F10 , F0 , F6 ADDD F6 , F8 , F2 4.2 指令的动态调度 图4.6 给出的是采用Tomasulo算法时保留站、存缓冲、 取缓冲和寄存器的标志等信息。 指 令 指令状态表 流出 执行 写结果 LD F6 , 34(R2) √ √ √ LD F2 , 45(R3) √ √ MULTD F0 , F2 , F4 √ SUBD F8 , F6 , F2 √ DIVD F10 , F0 , F6 √ ADDD F6 , F8 , F2 √ 4.2 指令的动态调度 名称 保留站 Load1 Load2 Add1 Add2 Add3 Mult1 Mult2 Busy no yes yes yes no yes yes Op ? LD SUBD ADDD ? MULTD DIVD Vj Vk ? ? MEM[34+REGS[R2]] ? ? REG[F4] ME