计算机系统结构.ppt

设：Y=a?X+Y其中X和Y为向量，初始值放在M?M中，a为标量。根椐表达式求解是单精度还是双精度操作，分别称为SAXPY或DAXPY循环，表示单或双精度的a乘以X后再加Y(这是一个常用循环。设向量长度为64，元素长度为8)。M–M方式是源向量来自于M，结果?M。–R方式是源向量来自于R，结果?R。不管是哪一种计算机，其典型结构见P112图6.1*LDF0，a；标量a装入F0ADDIR4，Rx，#512；将向量元素的末地址装入R4中LOOP：LDF2，0(Rx)；取向量元素x(i)MULDF2，F0，F2；a与x(i)相乘LDF4，0(Ry)；取向量元素y(i)ADDDF4，F2，F4；ax(i)与y(i)相加SD0(Ry)，F4；存结果向量元素ADDIRx，Rx，#8；增量向量元素x下标ADDIRy，Ry，#8；增量向量元素y下标SUBR20，R4，Rx；R4-Rx→R20，计算是否到达限界值BNZR20，LOOP；若循环未结束，转LOOP若用向量机来完成同样操作，则有：LDF0，a；标量a装入F0LVV1，Rx；装入向量X，LV为向量取指令MULTVV2，F0，V1；向量X与标量a相乘LVV3，RY；装入向量YADDVV4，V2，V3；向量加aX+YSVRY，V4；存结果向量，SV为向量存指令循环体共有9条指令对两程序比较，可见①标量机共需要执行9?64+2=578条指令，而向量机仅有6条指令即可完成。②标量流水机中，流水线联锁(相关停顿)的频率远高于向量机，标量机中每一个元素都有ADD等待MUL及SD等待ADD的情况。而向量机每条指令只需停顿一次。6.1.3向量启动时间和启动率设有一条向量指令所需时间TVP为TVP=Tst+n?Ir(6.1)Tst：流水线启动时间；(包括流水线固有的延迟时间)以便设置为完成向量操作所需的相应参数(如向量长度等)。n：向量长度；Ir：启动率。表示一旦向量指令开始运行后，即向量流水线填满后，每流出一个结果所需的时间。例：设一个向量乘法流水部件的启动时间为10个时钟周期，启动率Ir为1，则对于长度为64的向量乘法产生每个向量元素结果所需要的钟周期数为每个结果需要的钟周期数对于R–R方式来说，流水线的启动时间主要取决于功能部件流水的深度。6.2向量操作长度控制和向量访问步长*向量寄存器型的向量机具有一个自然向量长度，即每个向量寄存器中的向量元素个数，例Cray-1机为64。但实际程序中的向量长度往往不会与此长度相等。一个具体的向量操作长度在编译时也常常是未知的，例如：y(i)=a?x(i)+y(i)向量长度向量寄存器长度时，就必须将向量长度按向量寄存器长度分段。分段后的向量长度即是每次向量操作的长度，必须≤向量寄存器长度。do10i=1，n在向量长度寄存器中存放的长度值≤向