北邮大三计算机体系结构实验三DLX处理器程序设计Word文档格式.docx

1、加法运算Finish:;* Finish,write result into stdoutsd Result,f4addi r14,r0,PrintPartrap 5 ；系统中断，输出结果addi r2,r2,4subi r20,r20,1bnez r20,Loop* Endtrap 02、运行结果* Cl X*Standard*I/OMMInpOt Cane siVector = 2.000000 4 000000 i. 000000 3 OOODOO 10.000（00 12.000000 14.000000 16. OC 0000 13 .000000 20 OOOOOO 22.OOOO

2、OO 24.OOOOOO 26.OOOCCO 2S.000000 30.000000 OC OOOOlTot呂1381 Cyclefs CKKUtedID executed b1S1 Instructors）2 liubudiorf current in Pipeline.Hardware conf iguration:M&fnov $ize: 32763 Etptes fddEM-S tags; K required 2 fmiJEX-Stagss: 1, required Cycles: 5 fdivEX Skgei; 1, required Cycle氏 ISForwa心g dibble

3、dStalis:RAW 曲险 130 （34.12 Of 汕 C/cl詢 WAW 0 0.00 of all Cycles Stiucturd sials: 0 0.00 of al Cycles Control sials: 15 宠 of al Cydes T rap stals: 54 （14.1 72of al Cycles） Totel; 199 Stdh） （52.23% of d CdesCcnditionl Errjches）:T ota1:16 （8.84 of all IralructionsL thereof: taken; 15（93.753f of al cond B

4、 ranches not takers 1 （6.25； of all cond. EranchesLoad/Store-Inst rue t ions;T oUl: 43 （27.073； of al lnstiuc?tionsL thereof: Loads; 33 （67.35 o（Lodd-/S to instructions Stores; 16 （32.65 of Load-/S lorl nstrucliorraFloatin? point staa iastrnGtionsT oh I; 16 （8L84 % of dill nstructions, thereof;AddKi

5、oris: 1B（1 00 OD of Floathg port stage mt Mullplicalions: 0 口即莒 of Floating point stage J Divisions: 0 （0,00琴 of Floating point stage rid.）Traps:Trape 18 阳94鬼 of all Instiucbonc5. 1程序相关性分析结果（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。产生34.12%的数据相关。当对当前指令的操作数寄存器进行操作的时候，前几 条指令的运算结果还未写回结果寄存器，由此产生数据相关。5uti

6、r20120 Q-1 brczrZOddtoiLoac 咖QhOOd luDectLd1i2JH II 2e=li：jr2（i2）cdMUO没有产生结构相关。产生3.94%的控制相关。系统按照预测成功来执行指令，执行一条指令后马上将 其下一条指令trap读进来。add iUOkIOMIF ID I inI h-EM 训IniorTTutiQn about trap 0焉5卜 ii -trap 0x5IFIDAdr.： data-Firisti+OwfiCode： 0x+4ODOCO5T rminatsd 5uccmsUIIjFirst Cycle: -13Last Cycle: -GTotal

7、 Cycles: BCycles: -13（4）T eiminated succesEfuIMAFl PC （=data. Fmish+OxGIRE 制 gnflMAR （=044000005）PCPC+4 =datQ Finisbu-Oxc）3 Stallh） because ofT rap-PilineClMring!C*clts: -91T erminsled successfully System call executei Nq Stalb required.（2）考察增加浮点运算部件对性能的影响。3个浮点运算部件1个浮点运算部件Total3S1 Cyclefi executedID

8、 executed by 131 lnstrudion（sllr*$tructicnsj current in PipelheTotal:381 Qcle 阖 exectiled. ID exficuled by 1A1 lnstiuctions.21 nsltuctions） （WHtp in Pipelrie.Hardware canfiuratidin;Memory 沁;32760 Bes faddEX-Sg?$; required Cycles; ? fmulEXtcges; 1 * reqiired Cycles; 5 FdivEX-Stages; 1 required Cycles

9、; 19 Forwaning disabled.Hardware configuration: Memcrp si2e: 3276&faddE-Stages: 3, requiiedCyclBS: 2 fmiulE !-S （ages: 3, required Cycles b fdivEX-Stages: 3,raqulied Cdesc 19 Forwarding disabled.Stalls:RAW stalk: 1ID（34 1qIall Cycles）WAV/stab: 00.0K of diodes）Structural C （0.00 of all Cycles）Control

10、 15 （3.54 of all ClesTrap 肘 Is: 54 （1.17 of dl Cyder） ToM 139Ststruclian$H thereof;Addtions: 16 （100.00 of Floating point stage inst） MultiplicatBns: 0 （0 00% of Floating pent stags inst. Divisions; 0 Cl 0宓 of Floating point 就mge inst.Tups: 1BR94 塔 dd lnrtvictian$Trps: 1卩 9必 cf all In汕uuliss同一段代码执行相

11、同步，但是经过对比发现浮点运算部件的多少对于程序执行效 率并没有什么影响，浮点运算部件的多少对统计结果都不造成影响， 可能是由于该程序不存在争用浮点运算部件资源的情况（3）考察增加forward部件对性能的影响。不使用forward部件 使用forward部件使用forward部件之后执行相同的代码用的时钟周期比不使用 forward部件少了 大约100个时钟周期，由于没有结构相关，所以使用forward部件主要使得RAW0 关明显减少了，占总的时钟周期比例也减少了，对控制相关没有什么影响。总之，使用forward部件后，总的时钟周期减少，数据相关减少，流水线的性能 得到很大的改善。（4）观察

12、转移指令在转移成功和转移不成功时候的流水线开销。Condition-al Branches）:T Dial 16 （8 84 of all I nstructions）, thereof:taken: 15 （93.75 of al cond Branches）not taken； 1 （6.25 M of all cond. Btanchts）在本次实验中转移成功的几率比较大，进行 16次转移只有一次转移不成功的，因为系统按照预测成功来执行指令，当判断转移不成功时，系统对 trap指令进 行的操作被全部作废，转而去执行跳转到的指令。4.2双精度浮点加法求和代码清单及注释说明1、双精度浮点加法

13、求和源代码.alig n 2Prin tfPar: .word Prin tfFormatr: .space 200r为保存相加结果的向量空间 .text.global mai naddi r1,r0,0 ;r1计数相加的次数addui r4,r0,8 ;r4 为常数 8loop: ;循环计算向量相加结果subi r2,r1,20 ;r1=20 时，跳转到 finishbeqz r2,finishmultu r3,r1,r4;r3为当前分量相对于向量基址的偏移 （每个分量占8B）ld fO,a（；取a中第r1个分量ld f2,b（r3）;取b中第r1个分量addd f4,f0,f2 ;相加结果

14、放在f4中sd r（r3）,f4 ;将相加结果放入结果向量 r中addi r1,r1,1 ;下一分量j loopfini sh:输出向量相加的结果addi r14,r0,Pri ntfPar2、运行结果:F Dl X-Sta n dard -1/0Input *CancelThe result is3.OOODOO4.：3000007.00QOOO9.00000011oooooo13.0000001517 . QQQQOOie.90000021.oooooo2325.aooooo27.0000002931333537.0000003641489 Cyclefs executed.ID exec

15、uted by 135 Instruct io r（sl2Inriructiorfs） current in Pipeline.Haxdwaxe conf iguration:Memory 咄芥;3276B BytesfaddEXS tages: L required Cycl&s: 3 fnuJEX-Stages1 * required Cycles; 5 fdivE-SUaes; 1. uquu曲 Cydcs; 1 日FonAiarding dibbledStalls;RAW stalls: 263 （53.78 of all Cycles）WAW 計制$; 0（n.00 of ell C

16、ycles Structural stalls; 0 0 00 of al Cycles）Dant id lUfc: 21 （4.29 cf al Cycles |T w归k； 9 （1,84芻 of al CyclesTotak 293 Gtdl（s） 59 ,922； of all Qd显ConditIqxlL Brnch&s）; 21 （10.77 all Instructioris）. thereof 1 （47E of aiccnd. Brmches）rot laksrc 20 （95243f of all cond Branchesd-/St ore-Instructioas;T

17、stat E5门一于of al IrshudionsJ, thareoFLoads: 40 回.54篦 of Load-/5tora*lnstructionisStan$H 25 （224F; of Lood /S torsi mtiuctnm）Floatincr point stags iustru匚ti匸T qUI:40 （20.51 of 訓 I喃wutiori或 thereoLAddiors: 2D （50.00% of Ruling point itage inst.）Mullplicalions: 20 （50.00 of Floating point stage insL）Div

18、isions: 0 0.00 of Floating post stage L）Traps 31（1 54 of all Instructions：）5.2程序相关性分析结果指出程序中出现上述现象的指令 组合。产生了 53.78%的数据相关。当对当前指令的操作数寄存器进行操作的时候，前 几条指令的运算结果还未写回结果寄存器，由此产生数据相关。产生数据相关的 指令主要有：1）addi r1,r0,0subi r2,r1,202）subi r2,r1,203）multu r3,r1,r4Id f0,a（r3）4）ld f2,b（ r3）addd f4,f0,f2| HD 严店:；| MFM |钞日

19、1=H-5alIJ IIfaciifXni MEM I V,BI伯IInriRUclizirc; J* Ldei已ddzS 14 K1.IZ半d ri3J M-ddrl/13i het三址 r2/1,Ch A bp rS.fdih无结构相关产生了 4.29%的控制相关。系统按照预测成功来执行指令，执行一条指令后马上 将其下一条指令trap读进来。和4.1代码类似。1个浮点运算部件 3个浮点运算部件 鼻 *4E9 Cydefs） executed.ID ewecutedby J95 Insiiuctionfs）2Instictior（曲 currently in PipelineTotl:439

20、 CydE 阖 executed.ID esecufced by 1db I nsbuctionfs.2nsttuctonfJ oireHtp n Pipeline.Hardvare contiguration; Memy 检;22帝Byte? faddEX-Staae?: 1. requied Ciclfrs12 fmulEtaoe:. required Cycles: 5 蔺 耶孤 1. （squHd Qyde19Foiwarang dibbled.Eai-dware configuration.: Msmcrysze: 32768 Byles faddE-St3Qes： 1 requie

21、d Cycles; 2 fnrdE-gbges: 3, required Cycles 5 fdvEX-Stages： 3. required Cycles： 19 ForwerAig di泪hd，RAW 血感 263 駅局算 of al Cydes） WAW 如 呢 ofdllQGl 於Structudl stalls; D （0 00% of al C/cIbs） Conlrol stair 21 （4.29 cf all 3 凸翎 Trap 細屛 cf 制lUyu閒293 Stall圍陕9盈of訓事鬭FW 如农 26315370 口f all Cycles） VrAWstdls： 0（0

22、00 of all Cycles） Stucturalskk OOdDOS of al Cycles） Control skis; 21 （4.29 of allT sp 心;9（1.94 of d Qcb 订 293 Stalls （53 32 ofC匚 3rviiQhs）;Totak 21 （10.77 of all ln9&udm）L thefeor: teken: 1 （4.76 of all coni Blanches） noHakanc 20 （96.24 of al nd. BranchesConditional Branches）T vtat 21 （10,7?6 cf dl

23、InsbuctionsjL thtreof; taken! 1 （4 76% of al cond. Dranchn） not taken: 20 （95.24 of al cord 由anchKjLoad-/St ore-r nst rue t i ors;Totat （33.33t of all lnshudiont）L theracfLoids40 （E1.54X of Losd-/5toren$truclicm）Stnx 的尬 4E 需 cf LQad-/StQrdndNG4hrH）loac-/Store-ins truct ions:T otat 65 （33.33?* of all Inslructions）, thereof: 40 61.54 d Load-/S lore-hstiuclionsStores: 25（38146cf Load/Store hsbudiDnsFlostinq point stags instructions nt 4 00.51of all Instruction thersor;Addition: 20 （50 UR of Roathg point ttage h$l）Mutiplica