发布时间 : 星期二 文章计算机体系结构实验报告更新完毕开始阅读b492c8075122aaea998fcc22bcd126fff7055dac
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实验二 结构相关
一、实验目的：
通过本实验，加深对结构相关的理解，了解结构相关对CPU性能的影响。
二、实验内容：
1. 用WinDLX模拟器运行程序structure_d.s 。
2. 通过模拟，找出存在结构相关的指令对以及导致结构相关的部件。 3. 记录由结构相关引起的暂停时钟周期数，计算暂停时钟周期数占总执行
周期数的百分比。
4. 论述结构相关对CPU性能的影响，讨论解决结构相关的方法。
三、实验程序structure_d.s
LHI R2, (A>>16)&0xFFFF 数据相关 ADDUI R2, R2, A&0xFFFF LHI R3, (B>>16)&0xFFFF ADDUI R3, R3, B&0xFFFF ADDU R4, R0, R3 loop:
LD F0, 0(R2) LD F4, 0(R3)
ADDD F0, F0, F4 ；浮点运算，两个周期，结构相关
ADDD F2, F0, F2 ; <- A stall is found (an example of how to answer your questions) ADDI R2, R2, #8 ADDI R3, R3, #8 SUB R5, R4, R2
BNEZ R5, loop ；条件跳转
TRAP #0 ;; Exit <- this is a comment !! A: .double 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 B: .double 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
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四、实验过程
打开软件，load structure_d.s文件，进行单步运行。经过分析，此程序一 次循环中共有五次结构相关。（R-stall 数据相关Stall- 结构相关） 1) 第一个结构相关：addd f2,,f0,f2
由于前面的数据相关，导致上一条指令addd f0,f0,f4暂停在ID阶段，所以下一条指令addd f2,,f0,f2发生结构相关，导致相关的部件：译码部件。
2) 第二个结构相关：ADDI R2, R2, #8，与第一个结构相关类似。由于数据相关，
上一条指令暂停在ID阶段，所以导致下一条指令发生结构相关。
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3) 第三、四、五个结构相关：ADDI R2, R2, #8
ADDI R3, R3, #8 SUB R5, R4, R2
第三个：ADDI R2, R2, #8
访存冲突，由于上一条指令处在访存阶段，所以此条指令需要暂停，为存储器结构相关冲突。
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第四个结构相关：ADDI R3, R3, #8
与第一个和第二个相关类似，但此处为执行部件冲突的结构相关。 第五个：SUB R5, R4, R2
与第一个类似，为译码部件结构相关。
由于这三个相关在同一时钟周期发生，所以算一个。
4) 计算暂停时钟周期数占总执行周期数的百分比。
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