最新lab3复杂流水线实验报告Word格式文档下载.docx

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ADDR1,R2,R3

IF

ID

EXE

MEM

WB

SUBR5,R1,R4

其中ADD指令中在MEM阶段的ALUout-555（R2+R3）前递到SUB指令的EXE阶段的upperinput。

（b）WriteasampleprogramthatforwardsbetweenEXEstageandWBstageonupperinputoftheALU.Writetheprogrambelowandshowforwardingwitharrow.Testitonthesimulatorandmentionwhatvalueisbeingforwarded.DONOTUSELWINSTRUCTION.

NOP

其中ADD指令中在WB阶段的输出555（R2+R3）前递到SUB指令的EXE阶段的upperinput。

（c）WriteasampleprogramthatforwardsbetweenEXEstageandMEMstageonlowerinputoftheALU.Writetheprogrambelowandshowforwardingwitharrow.Testitonthesimulatorandmentionwhatvalueisbeingforwarded.DONOTUSELWINSTRUCTION.

SUBR5,R4,R1

（d）WriteasampleprogramthatforwardsbetweenEXEstageandWBstageonlowerinputoftheALU.Writetheprogrambelowandshowforwardingwitharrow.Testitonthesimulatorandmentionwhatvalueisbeingforwarded.DONOTUSELWINSTRUCTION.

（e）WriteasampleprogramthatforwardsbetweenMEMstageandWBstage.Writetheprogrambelowandshowforwardingwitharrow.Testitonthesimulatorandmentionwhatvalueisbeingforwarded.

LWR1,0（R2）

SWR3,0（R1）

其中ADD指令在WB阶段的输出555（R2+R3）前递到SW指令的MEM阶段。

（f）WriteaprogramthatcausesLoadUseDelayStall.SeewhatdataistobemovedandnoticeexactlywhentherequiredDataispassedontothewaitinginstruction.Showitasanarrowonthefollowingdiagram.

LWR1,0（R3）

ADDR2,R1,R3

BRANCHHAZARDS.（LabExperiment2）

（a）Letusnowstudysomebranchhazard.FirstofallmakesurethattheAggressivebranchingoptionisOFF,StallDetectionisONandForwardingisON.SelectAlwaysFlushoptionfromthebranchPolicyandwritethefollowingprogram.Doesthisprogramworkproperly.Ifnotmodifytheprogramsothatitworksproperly.Itfills10memorylocationsmemorywithavalue222.Checkwhatshouldbethevaluesofalltheregistersifthisprogramworkistoproperly（nousefulinstructionturningintoNOPorgettingflushed）.CarefullynotetheuseofSLTIinstructioninthefollowingloop.

ADDIR3,R0,0

ADDIR1,R0,0

ADDIR2,R0,222

Loop:

AddiR1,R1,4

SWR2,100（R1）

ADDIR3,R3,1

SLTIR5,R3,10

BNEQR5,R0,loop

ADDIR7,R1,10

ADDIR8,R2,5

ADDIR2,R2,100

（i）CalculatetheCPIforthisprogram.61/65

（ii）Whatchangescanwemaketothisprogramsothatitworksproperly（usefulinstructions

aftertheprogramdonotflush）可以在BNEQ跳转后面加3条ADDR0，R0，R0

（iii）RunthesameprogramwithPredictNToptioninBranchPolicy.Whatdifferencedoyousee

whenloopcompletes.

PredictNT：

循环执行完了顺序执行了剩下3条语句。

AlwaysFlush：

循环执行完了依然将剩下3条语句flush掉了。

（b）ThisproblemissimilartoproblemA-1attheendofthebook.（ExerciseA-1.）

Notethatyouneedtocalculatetheoffsetintheactualprogramintermsofnumberofinstructions.

Offset=-6

（A）ProcessorConfiguration.StallDetectionON.,Forwarding:

OFF,AggressiveBranching:

YES,BranchPolicy:

AlwaysFlush.Runtheaboveprogramandfillthefollowingtablefortheinstructionsintheloopbodyforfirst2or3iterations.TotalClockcyclestoruntheprogram____

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LWR1,0（R2）

ADDIR1,R1,#1

SWR1,0（R2）

ADDIR2,R2,#4

SUBR4,R3,R2

BNEZR4,Loop1

ADDIR2,R0,0

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FLUSHED

（b）Redothepart（a）withforwardingONandotherprocessorconfigurationissame.Totalclockcycles___

实验心得：

通过本次实验，我更加深刻的理解了流水线中的前递技术的实现，以及不同类型的指令在不同的阶段前递，方式也不同。

同时，我对branch指令数据冒险的解决也有了一个更加清晰的认识，branch类型主要通过循环内改写和循环展开这两种方式，通过不同的实例，清楚地知道不同情况下考虑策略的不同。

通过实验，更加清晰的理解了课上的理论内容，也对复杂流水化有了一个更加全面系统的认知，收获很大。