Tomasulo算法实验报告——S201761745+马傲男.pdf

Tomasulo 算法实验报告 《高级计算机系统结构》 1 目录 一、实验目的2 二、实验平台2 三、Tomasulo 算法的核心思想3 四、各大核心部件介绍3 1.保留站3 2. 公共数据总线 CDB 4 3. load 缓冲器和 store 缓冲器 4 4. 浮点寄存器 FP4 5. 指令队列 4 6. 运算部件 4 五、Tomasulo 算法指令执行的步骤 4 1.流出：从指令队列的头部取一条指令 4 2.执行 5 3.写结果5 六、实验内容5 实验一5 实验二5 实验三5 1 七、实验过程分析 5 1. “L.D F6, 24(R2)”指令（第 1-4 周期）5 2. “L.D F2, 12(R3)”指令（第 2-5 周期）6 3. “MUL.D F0, F2,F4”指令（第 3-16 周期） 6 4. “SUB.D F8,F6,F2”指令（第 4-8 周期） 6 5. “DIV.D F10,F0,F6 ”指令（第 5-57 周期） 7 6. “ADD.D F6,F8,F2”指令（第 6-11 周期）7 八、实验结果演示 7 实验一结果展示8 实验二结果展示9 实验三结果展示11 九、实验总结15 一、实验目的 1．深对指令集并行性及开发的理解。 2．深对Tomasulo 算法的理解。 3．握Tomasulo 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．握采用了 Tomasulo 算法的浮点处理部件结构。 5．握保留站的结构。 6．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 及浮点寄存器内容的变化情况。 二、实验平台 采用Tomasulo 算法模拟器。 2 三、Tomasulo 算法的核心思想 Tomasulo 算法是由 Robert Tomasulo 设计的，因而以他的名字命名。 IBM360/91 机器中的浮点部件首先采用了这种方法。 其核心思想是：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 （写后读）冲突的可能性减少到最少。通过寄存器换名来消除WAR （读后写） 和WAW （写后写）冲突。 Tomasulo 算法模拟器的内部结构如图1 所示： 从指令部件来 浮点寄存器FP 指 令 队 列 load/store 操作 浮点操作 store 缓冲器 地址部件 操作数总线 load 缓冲器 6 5 操作总线 4 3 3 保 2 2 留 2 1 站