北邮实验二 指令流水线相关性分析
上传者：庞忠军|上传时间：2015-05-07|密次下载
北邮实验二 指令流水线相关性分析
北 京 邮 电 大 学
计算机学院
2015年4月 《计算机系统结构》课程实验
实验二 指令流水线相关性分析
一、 实验类别：验证实验
二、 实验目的：通过使用WINDLX模拟器，对程序中的三种相关现象进行观察，并对使用专用通路，增加运算部件等技术对性能的影响进行考察，加深对流水线和RISC处理器的特点的理解。
三、 实验学时：4
四、 实验组人数：1/1
五、 实验设备环境：WinDLX模拟器可以装入DLX汇编语言程序，然后单步、设置断点或者连续执行该程序。CPU的寄存器、流水线、I/O和存储器都可以使用图形的方式表示出来。模拟器还提供了对流水线操作的统计功能。该模拟器对理解流水线和RISC处理器的特点很有帮助。
六、 实验原理：指令流水线中主要有结构相关、数据相关、控制相关。相关影响流水线性能。
七、 教学要点与学习难点：三种相关及其解决办法
八、 实验内容和要求：使用WinDLX模拟器，对求阶乘程序Fact.s做分析
九、 实验步骤：
（1） 观察程序中出现的数据/控制/结构相关。指出程序中出现上述现象的指令组合。
（2） 考察增加浮点运算部件对性能的影响。
（3） 考察增加forward部件对性能的影响。
（4） 观察转移指令在转移成功和转移不成功时候的流水线开销注意：除（2）以外，浮点加、乘、除部件都只有一个；本问题中所有浮点运算部件的延时都请设定为4个周期。
十、实验过程：
同实验一、选择File/Load Code or Data，窗口中会列出目录中所有汇编程序。按如下步骤操作，可将这两个文件装入主存。
? 点击 fact.s ? 点击 select 按钮 ? 点击 input.s ? 点击 select按钮 ? 点击 load按钮 以下3个相关的观察实验（floating为1,4）
数据相关及指令组合：
在第27个周期里，Clock Cycle Diagram窗口的时空图和Pipeline窗口中的流图第一次出现了橘黄色的R-Stall。点击Pipeline的橘黄色框，出现的Information about seqi r5,r3,0xa中有图：
lbu r3,0x0(r2)要在WB周期写回r3中的数据，而下一条指令 seqi r5,r3,0xa 要在intEX周期中读取r3中的数据。发生了写读相关。所以为了避免冲突，seqi r5,r3,0xa的intEX指令延迟了一个周期进行。
相关指令组合
控制相关及指令组合：
在第四时钟周期，第一条命令正处于MEM段，第二条命令处于intEX段，第四条命令处于IF段，而第三条命令处于"aborted"。
内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看
原因是：第二条命令jal InputUnsigned是无条件分支指令， 但只有在第三个时钟周期， jal 指令被译码后才知道。这时，下一条命令movi2fp已经取出，但需执行的下一条命令在另一个地址处，因而，movi2fp的执行应被取消，在流水线中留下气泡。此处发生了控制相关。 相关指令组合
结构相关及指令组合：
在下图中，Clock Cycle Diagram窗口的时空图可发现指令Stall了3个周期。 点击右上图Pipeline窗口流水线的亮黄色框，则弹出的Information about addi r2,r2,0x1显示如右图：
addi r2, r2, 0x1 该指令与它前面的一天指令 add r1,r1, r3发生了结构相关。由于上一条指令由于数据相关需要停3个周期，在ID段后停滞，不能进入intEX段，故 addi r2,r2,0x1 就不能进入ID段，译码部分已经被占用。故发生了结构相关。
相关指令组合
内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看
考察增加浮点运算部件对性能的影响
该实验取N=20首先通过，点击Floating Point Stage Configuration来设置浮点
运算部件的配置。由于实验手册上面要求Delay=4，所以我们将Delay这一栏改成4，而Count可以任意，为了对比，我们第一次浮点运算部件取全部为1，第二次浮点运算部件取全部为
2。把延迟设定为4个周期
按F5运行程序 输入值为20
比较各个数据，发现没有变化。无论怎么增加浮点运算部件，统计结果都一样。由此可见，浮点运算部件的增减对效率无影响。原因在于此程序中浮点计算指令没有重叠，所以并行度没有增加，性能没有提高。
内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看
下载文档
热门试卷
- 2016年四川省内江市中考化学试卷
- 广西钦州市高新区2017届高三11月月考政治试卷
- 浙江省湖州市2016-2017学年高一上学期期中考试政治试卷
- 浙江省湖州市2016-2017学年高二上学期期中考试政治试卷
- 辽宁省铁岭市协作体2017届高三上学期第三次联考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2016-2017学年高二11月月考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2017届高三11月月考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2016-2017学年高一11月月考政治试卷
- 广西钦州市高新区2016-2017学年高二11月月考政治试卷
- 广西钦州市高新区2016-2017学年高一11月月考政治试卷
- 山东省滨州市三校2017届第一学期阶段测试初三英语试题
- 四川省成都七中2017届高三一诊模拟考试文科综合试卷
- 2017届普通高等学校招生全国统一考试模拟试题（附答案）
- 重庆市永川中学高2017级上期12月月考语文试题
- 江西宜春三中2017届高三第一学期第二次月考文科综合试题
- 内蒙古赤峰二中2017届高三上学期第三次月考英语试题
- 2017年六年级（上）数学期末考试卷
- 2017人教版小学英语三年级上期末笔试题
- 江苏省常州西藏民族中学2016-2017学年九年级思想品德第一学期第二次阶段测试试卷
- 重庆市九龙坡区七校2016－2017学年上期八年级素质测查（二）语文学科试题卷
- 江苏省无锡市钱桥中学2016年12月八年级语文阶段性测试卷
- 江苏省无锡市钱桥中学2016-2017学年七年级英语12月阶段检测试卷
- 山东省邹城市第八中学2016-2017学年八年级12月物理第4章试题（无答案）
- 【人教版】河北省2015-2016学年度九年级上期末语文试题卷（附答案）
- 四川省简阳市阳安中学2016年12月高二月考英语试卷
- 四川省成都龙泉中学高三上学期2016年12月月考试题文科综合能力测试
- 安徽省滁州中学2016—2017学年度第一学期12月月考高三英语试卷
- 山东省武城县第二中学2016.12高一年级上学期第二次月考历史试题（必修一第四、五单元）
- 福建省四地六校联考2016-2017学年上学期第三次月考高三化学试卷
- 甘肃省武威第二十三中学2016—2017学年度八年级第一学期12月月考生物试卷
网友关注
- 公司礼仪规范考核办法
- 詹天佑读后感
- 营盘小学2015年春季学期三年级(1)班 品德与社会教学计划
- 2015年工地例会
- 2013--2014学年度第二学期德育工作计划
- 大力推进依法治企工作
- 山东社科论坛
- 美术校本研修
- 真学习 深讨论 严落实
- 第七次政治理论学习
- 少先队礼仪方案
- 学习计划
- 一九八四年工作大纲
- 大学生村官如何真诚履行自己的职责
- 雪松小学教学工作计划2015.3
- 2014年柜员评级——应知应会试题
- 最新心理健康2015年春工作计划
- 沙小2015年教育教学工作计划
- 新理念十二五中继教学习达标计划
- 高等学校如何应对的日益艰巨的毕业生就业问题
- 面对农村的问题学生
- 如何加强档案管理工作
- 老客户的维护对企业发展至关重要
- 个人职业规划
- 基本信息
- 简报(3)鄯善县水务局切实做好“科技之冬”宣讲准备工作
- 尊重他人是-种能力
- 督导职责
- 素食馆如何策划定位
- 师德师风学习计划
网友关注视频
- 北师大版数学四年级下册第三单元第四节街心广场
- 3.2 数学二年级下册第二单元 表内除法（一）整理和复习 李菲菲
- 六年级英语下册上海牛津版教材讲解 U1单词
- 冀教版小学数学二年级下册第二单元《租船问题》
- 二次函数求实际问题中的最值_第一课时(特等奖)(冀教版九年级下册)_T144339
- 【部编】人教版语文七年级下册《老山界》优质课教学视频+PPT课件+教案，安徽省
- 河南省名校课堂七年级下册英语第一课（2020年2月10日）
- 【部编】人教版语文七年级下册《老山界》优质课教学视频+PPT课件+教案，安徽省
- 沪教版牛津小学英语（深圳用） 四年级下册 Unit 8
- 外研版英语七年级下册module3 unit2第二课时
- 【部编】人教版语文七年级下册《逢入京使》优质课教学视频+PPT课件+教案，安徽省
- 青岛版教材五年级下册第四单元（走进军营——方向与位置）用数对确定位置（一等奖）
- 30.3 由不共线三点的坐标确定二次函数_第一课时(市一等奖)(冀教版九年级下册)_T144342
- 沪教版八年级下册数学练习册20.4（2）一次函数的应用2P8
- 沪教版牛津小学英语（深圳用） 四年级下册 Unit 2
- 苏科版八年级数学下册7.2《统计图的选用》
- 【部编】人教版语文七年级下册《逢入京使》优质课教学视频+PPT课件+教案，辽宁省
- 19 爱护鸟类_第一课时(二等奖)(桂美版二年级下册)_T3763925
- 第五单元 民族艺术的瑰宝_16. 形形色色的民族乐器_第一课时(岭南版六年级上册)_T1406126
- 七年级英语下册 上海牛津版 Unit5
- 七年级英语下册 上海牛津版 Unit9
- 第8课 对称剪纸_第一课时(二等奖)(沪书画版二年级上册)_T3784187
- 冀教版小学英语五年级下册lesson2教学视频(2)
- 8.练习八_第一课时(特等奖)(苏教版三年级上册)_T142692
- 【部编】人教版语文七年级下册《逢入京使》优质课教学视频+PPT课件+教案，安徽省
- 外研版英语七年级下册module3 unit1第二课时
- 北师大版数学 四年级下册 第三单元 第二节 小数点搬家
- 【部编】人教版语文七年级下册《过松源晨炊漆公店（其五）》优质课教学视频+PPT课件+教案，辽宁省
- 冀教版小学数学二年级下册第二单元《有余数除法的简单应用》
- 【部编】人教版语文七年级下册《泊秦淮》优质课教学视频+PPT课件+教案，湖北省
精品推荐
- 2016-2017学年高一语文人教版必修一+模块学业水平检测试题（含答案）
- 广西钦州市高新区2017届高三11月月考政治试卷
- 浙江省湖州市2016-2017学年高一上学期期中考试政治试卷
- 浙江省湖州市2016-2017学年高二上学期期中考试政治试卷
- 辽宁省铁岭市协作体2017届高三上学期第三次联考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2016-2017学年高二11月月考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2017届高三11月月考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2016-2017学年高一11月月考政治试卷
- 广西钦州市高新区2016-2017学年高二11月月考政治试卷
- 广西钦州市高新区2016-2017学年高一11月月考政治试卷
分类导航
- 互联网
- 电脑基础知识
- 计算机软件及应用
- 计算机硬件及网络
- 计算机应用/办公自动化
- .NET
- 数据结构与算法
- Java
- SEO
- C/C++资料
- linux/Unix相关
- 手机开发
- UML理论/建模
- 并行计算/云计算
- 嵌入式开发
- windows相关
- 软件工程
- 管理信息系统
- 开发文档
- 图形图像
- 网络与通信
- 网络信息安全
- 电子支付
- Labview
- matlab
- 网络资源
- Python
- Delphi/Perl
- 评测
- Flash/Flex
- CSS/Script
- 计算机原理
- PHP资料
- 数据挖掘与模式识别
- Web服务
- 数据库
- Visual Basic
- 电子商务
- 服务器
- 搜索引擎优化
- 存储
- 架构
- 行业软件
- 人工智能
- 计算机辅助设计
- 多媒体
- 软件测试
- 计算机硬件与维护
- 网站策划/UE
- 网页设计/UI
- 网吧管理