project.docx
《project.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《project.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
project
project
;Exercise1
;ThisisanassemblyversionofthefollowingCcode（assuminga,bandcalreadydeclared）
;
;for（inti=0;i<6;i++）{
;a[i]=a[i]+b[i]+c[i];
;}
.data
a:
.space48
b:
.word10,11,12,13,0,1
c:
.word1,2,3,4,5,6
.text
;initializeregisters
daddir1,r0,a
daddir2,r0,b
daddir3,r0,c
daddir4,r0,6
Loop:
lwr5,0（r1）;elementofa
lwr6,0（r2）;elementofb
lwr7,0（r3）;elementofc
daddr8,r5,r6;a[i]+b[i]
daddr9,r7,r8;a[i]=a[i]+b[i]+c[i];
swr9,0（r1）;storevalueina[i]
daddir1,r1,8;incrementmemorypointers
daddir2,r2,8
daddir3,r3,8
daddir4,r4,-1;i++
bnezr4,Loop
end:
halt
1）Loadex1.sintothememoryofMIPS64anddisabletheforwardinglogic,thedelayslotandtheBranchtargetbufferfromtheConfiguremenuinthemaintoolbar.Beforerunningtheprogram,trytopredictwherestalls
occur,howmanyclockcyclestheywilltake,andforwhatkindofhazardstheyoccur.Thencompareyour
predictionwiththesimulationresults.
答：
时钟周期数=19×6+4+4=122
RAWdatahazard=7×6=42次。
仿真器的模拟结果为：
2）Theprogramofex1.sconsistsaloopplussomeotherinstructionsoutsideit.Afterrunningtheprogramtocompletion,estimatetheCPIusingtheStatisticswindow.Inthecaseofaprogramcontaininga“hotspot”（i.e.aninternalloopwhoseinstructionsareexecutedmuchmorefrequentlythanalltheotherinstructions）
theCPIcanberoughlyestimatedjustusingtheasymptoticCPI,i.e.
whereNoutandSoutarethenumberofinstructionsandthenumberofstallsoutsidethe“hotspot”,respectively,Listhenumberofloopcyclesoftheinnermostloop,andIChotandShotarethenumberofinstructionsandthenumberofstallsofthe“hotspot”.ComparetheasymptoticCPIwiththevalueresultingfromsimulations.Areresultscompatible?
答：
SimulatorCPI=（（11+7）*6+4+5+5+1）/（11*6）=1.848
CPIAsymptotic=（11+7）/11=1.636
执行情况如下：
3）Enabletheforwardinglogicandexecutethecodeagain.ComputetheCPIagain.JustifytheremainingstallsandcommentwhysomeofthemoccurafterIDstageratherthanafterIF.
答：
SimulatorCPI=（（11+1）*6+5+5+4）/（11*6）=1.303
CPIAsymptotic=（11+1）/11=1.091
不相同。
因为存在forwarding，
ID阶段可以先读取寄存器的地址，默认的寄存器的值为错，bnez指令需要放回寄存器中的值，所以不接受daddi指令。
EXE阶段forwarding的值，而要等到WB后的值。
4）DisabletheforwardinglogicandassumethattheMIPShardwarecannotdetecthazards.ModifythesourcecodebyinsertingNOPswhereappropriatewithoutreorderingthecode（NOPstuffingtechnique）.Checkwiththesimulatorthatnostalloccurs,andcheckwhethertheCPIhaschanged.Dowehavebetterperformance?
答：
加入NOP:
.data
a:
.space48
b:
.word10,11,12,13,0,1
c:
.word1,2,3,4,5,6
.text
daddir1,r0,a
daddir2,r0,b
daddir3,r0,c
daddir4,r0,6
Loop:
lwr5,0（r1）
lwr6,0（r2）
lwr7,0（r3）
NOP
daddr8,r5,r6
NOP
NOP
daddr9,r7,r8
NOP
NOP
swr9,0（r1）
daddir1,r1,8
daddir2,r2,8
daddir3,r3,8
daddir4,r4,-1
NOP
NOP
bnezr4,Loop
end:
halt
加入了nop后，没有stall，CPI改变，性能变弱。
5）Rescheduletheinstructions（codemovingtechnique）inordertoavoidstallswithoutmodifyingtheprogramsemantics（checkthefinalresulttoseeifaftermovingtheinstructionstheresultisthesame）.RecomputethenormalandasymptoticCPIvalues.
答：
代码如下：
执行情况：
.text
;initializeregisters
daddir1,r0,a
daddir2,r0,b
daddir3,r0,c
daddir4,r0,6
Loop:
lwr5,0（r1）
lwr6,0（r2）
lwr7,0（r3）
daddir2,r2,8
daddr8,r5,r6
daddir3,r3,8
daddr9,r7,r8
daddir4,r4,-1
swr9,0（r1）
daddir1,r1,8
bnezr4,Loop
end:
halt
故CPIAsymptotic=（11+3）/11=1.273
实际为1.296
6）Combinereschedulingandforwardingtechniquesandnotethedifferenceswithrespecttothe
forwarding‐onlyandrescheduling‐onlycases.Trytoenablethe“Branchtargetbuffer”lookatthesimulationcodeanddeterminetheCPI.Hasperformanceimproved?
Trytomodifytheoriginalcodebyadding6additionalinputvaluesinaandb.WhatdoyouexpectfromCPI?
答：
加入forwarding的执行情况：
在此基础上加入“Branchtargetbuffer”，得到的结果如下：
forwarding：
rescheduling：
把循环的次数增加到12次的时，增加输入的个数，CPI又会有提高。
代码如下：
.data
a:
.space96
b:
.word10,11,12,13,0,1,1,0,13,12,11,10
c:
.word1,2,3,4,5,6,6,5,4,3,2,1
.text
;initializeregisters
daddir1,r0,a
daddir2,r0,b
daddir3,r0,c
daddir4,r0,12
Loop:
lwr5,0（r1）
lwr6,0（r2）
lwr7,0（r3）
daddir2,r2,8
daddr8,r5,r6
daddir3,r3,8
daddr9,r7,r8
daddir4,r4,-1
swr9,0（r1）
daddir1,r1,8
bnezr4,Loop
end:
halt
程序的执行情况如下：
rescheduling:
增加循环次数后，代码变为：
.data
a:
.space96
b:
.word10,11,12,13,0,1,1,0,13,12,11,10
c:
.word1,2,3,4,5,6,6,5,4,3,2,1
.text
;initializeregisters
daddir1,r0,a
daddir2,r0,b
daddir3,r0,c
daddir4,r0,12
Loop:
lwr5,0（r1）;elementofa
lwr6,0（r2）;elementofb
lwr7,0（r3）;elementofc
daddr8,r5,r6;a[i]+b[i]
daddr9,r7,r8;a[i]=a[i]+b[i]+c[i];
swr9,0（r1）;storevalueina[i]
daddir1,r1,8;incrementmemorypointers
daddir2,r2,8
daddir3,r3,8
daddir4,r4,-1;i++
bnezr4,Loop
end:
halt
forwarding:
7）Awell‐knowncompileroptimizationisknownas“loopunrolling”.Basically,loopunrollingistheexplicit
repetitionoftheloopcodeanumberoftimes.Inthiswayweobtainalongerloopbodythatisexecutedless
times.Considertheoriginalcodeofex1.s.Unrollthelooptwicewithoutanycodemoving,i.e.justrepeatthe
firstfourloopinstructionsandmakethenecessarychangestherein.CalculatetheCPIforthecasewithout
forwarding.Isthereanyimprovement?
答：
代码如下：
.data
a:
.space48
b:
.word10,11,12,13,0,1
c:
.word1,2,3,4,5,6
.text
;initializeregisters
daddir1,r0,a
daddir2,r0,b
daddir3,r0,c
daddir4,r0,6
Loop:
lwr5,0（r1）;elementofa
lwr6,0（r2）;elementofb
lwr7,0（r3）;elementofc
daddr8,r5,r6;a[i]+b[i]
daddr9,r7,r8;a[i]=a[i]+b[i]+c[i];
swr9,0（r1）;storevalueina[i]
lwr10,8（r1）;elementofa
lwr11,8（r2）;elementofb
lwr12,8（r3）;elementofc
daddr13,r10,r11;a[i]+b[i]
daddr14,r12,r13;a[i]=a[i]+b[i]+c[i];
swr14,8（r1）;storevalueina[i]
daddir1,r1,16;incrementmemorypointers
daddir2,r2,16
daddir3,r3,16
daddir4,r4,-2;i++
bnezr4,Loop
end:
halt
执行情况如下：
CPIAsymptotic=（17+13）/17=1.765
故无提高。
8）ApplycodereschedulingtothesolutionofthepreviousquestionandcalculateboththeCPIandtheasymptoticCPIvalueswithandwithoutforwarding.Isthereanyimprovement?
答：
代码如下：
daddir1,r0,a
daddir2,r0,b
daddir3,r0,c
daddir4,r0,6
lwr5,0（r1）
lwr6,0（r2）
lwr7,0（r3）
lwr10,8（r1）
daddr8,r5,r6
Lwr11,8（r2）;
Lwr12,8（r3）;
daddr9,r7,r8
daddir4,r4,-2
daddr13,r10,r11
swr9,0（r1）
daddir1,r1,16
daddr14,r12,r13
daddir2,r2,16
daddir3,r3,16
swr14,-8（r1）
bnezr4,Loop
End:
halt
执行情况如下：
CPINormal=（（17+0）*6+5+0+4）/（17*6）=1.088
CPIAsymptotic=（17+0）/17=1.000
9）Supposethattheaddoperationintheoriginalcodeisafloatingpointcalculationandtheloopisiteratedfor12
times.Pleaseusefloatingpointregistersfora[i],b[i],andc[i],andmodifyyourassemblycode.Pleaseanswer
thefollowingquestions:
Atleasthowmanytimesdoyouneedtounrollthelooptominimizestallswithout
forwarding?
Whatistheaveragelatencyofiterationsfortheoriginalloop?
Whatisthecodesize?
Pleaseshow
usyourcode.
Thefollowingistheinputdataofyourcode:
.data
a:
.space96
b:
.word10,11,12,13,0,1,1,0,13,12,11,10
c:
.word1,2,3,4,5,6,6,5,4,3,2,1
.text…………
答：
代码如下：
执行情况如下：
.data
a:
.space96
b:
.word10,11,12,13,0,1,1,0,13,12,11,10
c:
.word1,2,3,4,5,6,6,5,4,3,2,1
.text
;initializeregisters
daddir1,r0,a
daddir2,r0,b
daddir3,r0,c
daddir4,r0,12
Loop:
l.df1,0（r1）
l.df2,0（r2）
l.df3,0（r3）
add.df4,f2,f1
add.df5,f3,f4
s.df5,0（r1）
daddir1,r1,8
daddir2,r2,8
daddir3,r3,8
daddir4,r4,-1
bnezr4,Loop
end:
halt
将上面的程序四次展开：
程序如下：
执行情况如下：
.data
a:
.space96
b:
.double10,11,12,13,0,1,1,0,13,12,11,10
c:
.double1,2,3,4,5,6,6,5,4,3,2,1
.text
daddir1,r0,a
daddir2,r0,b
daddir3,r0,c
daddir4,r0,12
Loop:
l.df5,0（r1）
l.df6,0（r2）
l.df10,8（r1）
l.df11,8（r2）
add.df8,f5,f6
l.df15,16（r1）
l.df16,16（r2）
add.df13,f10,f11
l.df7,0（r3）
l.df12,8（r3）
add.df18,f15,f16
l.df17,16（r3）
add.df9,f7,f8
add.df14,f13,f12
daddir1,r1,24
add.df19,f17,f18
daddir4,r4,-3
s.df9,0（r1）
s.df14,8（r1）
daddir3,r3,24
daddir2,r2,24
s.df19,-8（r1）
bnezr4,Loop
end:
halt
WelcomeTo
Download!
!
!
欢迎您的下载，资料仅供参考！
升级会员 