2023年北郵計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實驗報告實驗一到五WINDLX模擬器

北京郵電大學(xué)實驗報告課程名稱計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計算機(jī)學(xué)院班王陳()目錄TＯC＼o"1-3"＼h\ｚ\uHYPERＬIＮＫ＼l"＿Tｏc"實驗一WIＮＤLX模擬器安裝及使用?ＰAGEREF_Toｃ＼ｈ3HYＰＥRLＩＮK\l"＿Toc"·實驗準(zhǔn)備?ＰAGEREF_Ｔoｃ＼h錯誤！未定義書簽。HYPERLＩNK·實驗環(huán)境?PＡＧEＲＥF_Toc\h錯誤！未定義書簽。HYPEＲLＩＮＫ\l＂_Tｏｃ"·實驗環(huán)節(jié) PAＧERＥF_Ｔｏc\h錯誤！未定義書簽。HYPERLＩNK＼ｌ"＿Toc"·實驗內(nèi)容及規(guī)定?PＡＧEREF_Toc\ｈ錯誤！未定義書簽。HYＰＥRLＩNＫ\ｌ＂＿Ｔoc＂·實驗過程?PＡGERＥF_Toc\h錯誤！未定義書簽。ＨＹPEＲＬINＫ\l＂_Toc＂·實驗總結(jié)?PＡGＥREF＿Toｃ\ｈ８HYPERLINK＼l"_Toｃ"實驗二指令流水線相關(guān)性分析 PＡGEREＦ_Toc\h9HＹPEＲLＩＮK＼l"_Toc＂·實驗?zāi)康?ＰAGEＲEＦ_Tｏc\h9·實驗環(huán)境 PAGEＲＥF_Tｏｃ＼h9HYPＥRＬIＮK\ｌ"＿Toｃ"·實驗環(huán)節(jié)?PAＧEREF_Toc\h9HYPERＬINK實驗三DLX解決器程序設(shè)計 ＰAGEREF_Toc＼h１7HYＰＥＲLINK·實驗?zāi)康?ＰAＧEREF_Toc\ｈ１7HYPERLINＫ·實驗環(huán)境?PAGEREF_Tｏc\h錯誤！未定義書簽。HＹPERLＩＮK·實驗環(huán)節(jié)?PAGERＥF_Toc\ｈ錯誤！未定義書簽。HＹＰERLINK·實驗過程?PAGERＥF＿Ｔoｃ\ｈ17ＨYPERLINK\ｌ"_Toｃ"Ａ.?向量加法代碼及性能分析 PAGEREF_Tｏc\h１７HYPERＬINK＼ｌ＂_Toｃ"Ｂ.雙精度浮點加法求和代碼及結(jié)果分析?PAGEREＦ_Toｃ＼h22·實驗總結(jié) ｈ27HYPEＲLINK＼l"_Ｔoc＂實驗四代碼優(yōu)化?ＰAＧERＥF_Toc\ｈ28ＨYPＥRLINK\l"＿Toc"·實驗?zāi)康?PAGEREF_Tｏｃ\h２8HYＰEＲＬＩNK＼l＂_Toc"·實驗環(huán)境 ＰAGEＲEF_Toｃ＼h錯誤!未定義書簽。HYＰＥRLINK·實驗原理 PＡGEＲEF＿Tｏｃ\h28HYＰERLINK\l＂_Ｔoc"·實驗環(huán)節(jié) ＰAGＥREＦ_Toc\h錯誤!未定義書簽。HYPERLINK\ｌ＂_Ｔoc＂·實驗過程 PAGＥRＥF＿Toc\ｈ２8HYPERＬＩＮK\ｌ"_Toc＂·實驗總結(jié)＋實習(xí)體會?PAGEＲＥF＿Toｃ\h33ＨYPERＬＩＮK實驗五循環(huán)展開 PAGEＲEＦ_Ｔoｃ\h34HＹＰERLＩNK\l＂_Toc"·實驗?zāi)康?PAＧＥREF_Tｏc\h3４HYＰERLIＮK\l＂_Tｏc"·實驗環(huán)境?PAGERＥF_Tｏc\ｈ錯誤!未定義書簽。HYＰERLINＫ\ｌ"＿Toc"·實驗原理?PAＧＥREF_Toｃ＼h34ＨＹPERLINK·實驗環(huán)節(jié) PAGＥREＦ＿Ｔoｃ\ｈ錯誤！未定義書簽。HＹＰERＬINＫ\ｌ"＿Toc"·實驗過程?PAGERＥF_Toｃ＼h34HYＰERLINK矩陣乘程序代碼清單及注釋說明 PAGERＥF_Tｏc＼h3４HYPERLＩNK＼l"_Ｔｏc"相關(guān)性分析結(jié)果?ＰAGＥＲEF_Ｔｏｃ＼h39ＨYPERLIＮK增長浮點運算部件對性能的影響 PＡGEREF_Ｔoc\h３9HYPＥRLINK\ｌ＂＿Tｏc"增長forward部件對性能的影響?PAGERＥF＿Tｏc＼ｈ39HYPERLＩNＫ轉(zhuǎn)移指令在轉(zhuǎn)移成功和轉(zhuǎn)移不成功時候的流水線開銷 ＰＡGERＥＦ＿Ｔoc\h39HＹPEＲＬＩＮK\l"_Tｏc"·實驗總結(jié)+實習(xí)體會＋課程建議?ＰAＧERＥF_Toc＼h39實驗一WINDＬX模擬器安裝及使用WinDLX模擬器的結(jié)構(gòu)和功能說明1．點擊運營之后，會看到一個如下圖所示的窗口。它涉及Register，Ｃodｅ,Pipeliｎe,ClockCycｌｅDｉagram，Stａt(yī)iｓtｉcs,Brｅakpoints。接下來具體介模擬器的結(jié)構(gòu)及各個部件的功能。２．Rｅgisteｒ窗口介紹Rｉｇisｔer窗口中顯示的是各個寄存器的名稱及內(nèi)容。如下圖:可以看到寄存器中以十六進(jìn)制標(biāo)記,從上圖可以看出各個寄存器中的內(nèi)容。2.Ｃode窗口介紹在沒有進(jìn)行任何執(zhí)行的時候,初次打開code窗口,即為下圖所示窗口現(xiàn)實的信息是各個存儲器內(nèi)同。第一列標(biāo)記存儲器的地址;第二列是機(jī)器代碼,用1６進(jìn)制表達(dá);第三列是匯編指令。當(dāng)我們點擊上方的，可以選擇單步或多步執(zhí)行(也可以使用快捷鍵Ｆ７或F8）。若選擇單步執(zhí)行,每按一次Ｆ7,指令執(zhí)行一次，可以看到，一次執(zhí)行的為IＦ-＞ID->ｉnｔEX->MEM-＞ＷB，沒執(zhí)行一次尚有顏色的變化。顏色是用來標(biāo)記指令處在哪個流水段的，如下圖。當(dāng)然，我們也可以使用多步執(zhí)行，按快捷鍵F8，選擇5步流水，即可。3.Pipｅline窗口介紹通過閱讀WinDＬX模擬器說明書可以知道,Piｐeline窗口顯示的是ＤLX解決器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。窗口用下圖標(biāo)記DLX五段流水。當(dāng)然，如同Cｏde窗口介紹講述的那樣,不同的顏色顯示了指令處在哪段流水線。使用快捷鍵F7單步執(zhí)行,可以明顯的看出,不同時候流水段執(zhí)行的不同指令。如下圖。圖片反映的正式與Code中所處的時刻相同的指令流水。可以清楚看到不同流水段執(zhí)行的是哪條指令。4.ＣloｃkＣyｃleDiagｒam窗口實驗準(zhǔn)備中我們已經(jīng)知道,該窗口顯示的是流水線的時空圖。時空圖反映的是不同時隙內(nèi)的運營情況。如下圖。在我看來,時空圖是最佳理解的。由于它反映的就是流水段的并行限度。在這個DLX模擬器中,并不存在一些數(shù)據(jù)或者控制上的沖突問題。所以可以依靠上圖很清楚的看到指令所處的不同流水段,及指令執(zhí)行情況。該時空圖同樣也是和前面的Ｃode等相相應(yīng)。也可以通過快捷鍵Ｆ7來進(jìn)一步執(zhí)行指令，可以看到流水線時空圖的擴(kuò)展情況。任意雙擊指令的一行,可以具體看到不同流水段的情況。如下圖所示。5．Sｔatistiｃs窗口介紹該窗口是對運營程序中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。重要涉及模擬器中硬件配置情況,在該窗口中，我們可以比較不同配置對于該模擬器的不同影響。如下圖所示。整體指令執(zhí)行情況硬件配置情況暫停次數(shù)和比例及因素分析分支次數(shù)和比例Ｌｏad/Sｔorｅ指令執(zhí)行情況浮點指令執(zhí)行次數(shù)和比例ｔrap發(fā)生的次數(shù)和比例６．Breaｋpoints窗口介紹該窗口使用來觀測代碼運營情況。先打開Ｂreakpoints窗口，點擊窗口上方的來設(shè)立bｒeakpoiｎｔ，也就是設(shè)立指令運營到流水線的哪個階段程勛停止執(zhí)行。如上圖，假如選擇EX階段,在Code窗口中相應(yīng)的行會出現(xiàn)BEＸ,即指令執(zhí)行到譯碼結(jié)束執(zhí)行開始的時候,程序?qū)⒅兄?。·實驗總結(jié)通過本次實驗，由于是第一次接觸DLＸ模擬器，該實驗可以幫助我對這個模擬器大體的功能及使用做個大體的了解。對于日后的實驗打下好的基礎(chǔ)。我覺得ＷiｎＤＬX模擬器小而精悍,它有不同顏色的標(biāo)記，不同寄存器及存儲器的反映。通過使用它,可以對5步流水的過程及不同階段很清楚明白的看到。也可以看到不同指令分析走到了哪一步，到了哪一步流水段。實驗二指令流水線相關(guān)性分析·實驗?zāi)康耐ㄟ^使用WIＮＤLＸ模擬器,對程序中的三種相關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行觀測,并對使用專用通路,增長運算部件等技術(shù)對性能的影響進(jìn)行考察，加深對流水線和RISC解決器的特點的理解?！嶒灜h(huán)境WindowsＸP操作系統(tǒng)WiｎDＬX模擬器·實驗環(huán)節(jié)1.觀測程序中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)/控制/結(jié)構(gòu)相關(guān)。指出程序中出現(xiàn)上述現(xiàn)象的指令組合。２.考察增長浮點運算部件對性能的影響。?3.考察增長forｗard部件對性能的影響。?4．觀測轉(zhuǎn)移指令在轉(zhuǎn)移成功和轉(zhuǎn)移不成功時候的流水線開銷。觀測程序中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)/控制/結(jié)構(gòu)相關(guān);指出程序中出現(xiàn)上述現(xiàn)象的指令組合。數(shù)據(jù)相關(guān)如下圖所示,在ClockCyclｅDiａgｒam窗口所想是的時空圖中和Pｉpeline窗口中的流圖中,第一次出現(xiàn)了R-Ｓｔall。接下來可以點擊上圖中的橘色窗口，則屏幕顯示lbur3,0×０（r2）要在ＷB周期寫回ｒ3中的數(shù)據(jù)；而下一條指令sｅｑir５,ｒ3,0×a要在ｉnｔEX周期中讀?。?中的數(shù)據(jù)。上述過程發(fā)生了WR沖突，即寫讀相關(guān)。為了避免此類沖突,seqｒ5,r4,0×a的intEX指令延遲了一個周期進(jìn)行。由此,相關(guān)指令為:控制相關(guān)由上圖可以看出，在第4時鐘周期:第一條指令處在MEＭ段；第二條命令處在intEX段；第三條指令出于aｂoｒtｅｄ狀態(tài);第四條命令處在IF段。因素分析:jalＩｎｐｕtUｎsigneｄ是無條件分支指令，但當(dāng)?shù)谌齻€周期開始的時候，也就是jal這條指令被譯碼后才知道。此時，ｍｏvｉ2fp已經(jīng)執(zhí)行,且將要執(zhí)行的下一條命令在此外一個地址處,所以這條指令不會執(zhí)行，這個時候就會發(fā)生控制相關(guān)。由此,發(fā)生控制相關(guān)的指令為:結(jié)構(gòu)相關(guān)一方面,我們先來看一下執(zhí)行過控制相關(guān)的時空圖和Ｐipeｌiｎｅ,如下圖。當(dāng)我們點擊Ｐipｅline中ＩＦ所相應(yīng)的框框可以看到具體的該指令執(zhí)行情況,如下圖：上圖表白了addir2,r2,0×１的具體信息。該指令與它前一條指令ａｄdｒ１,ｒ1，r３發(fā)生了結(jié)構(gòu)相關(guān)。并且由于此處的沖突,需要暫停2個周期。在ＩD段暫停后,則開始進(jìn)圖iｎtEX段。所以這條指令(adｄiｒ２,r2，0×1）你不能進(jìn)入ID流水段，譯碼部分占用,發(fā)生了結(jié)構(gòu)相關(guān)。該部分的指令為:考察增長浮點運算部件對性能的影響。該實驗取N=6一方面通過,點擊ＦｌoatingPointStageConfｉｇuratioｎ來設(shè)立浮點運算部件的配置。由于實驗手冊上面規(guī)定Ｄelaｙ=4,所以我們將Delay這一欄改成4,而Ｃoｕnt可以任意,為了對比,我們第一次浮點運算部件取所有為2,第二次浮點運算部件取所有為3。如下圖所示:運營5０個cｙcles之后,可以看到他們數(shù)據(jù)的對比:由此可見,浮點運算部件的增減對效率無影響。比較各個數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)沒有變化。無論怎么增長浮點運算部件,記錄結(jié)果都同樣。因素在于此程序中浮點計算指令沒有重疊,所以并行度沒有增長，性能沒有提高。3．考察增長foｒwａrd部件對性能的影響。為了對比有無forwａrd部件的性能。需要在中勾選enａblｅforwaｒdiｎg,以及不勾選enablecｏｎfiｇurａt(yī)iｏn來看性能數(shù)據(jù)的對比。不使用forｗarｄ部件：使用forwarｄ部件：從上面的數(shù)據(jù)我們可以看出增長forwardi部件后RAＷ由本來占總時鐘周期的26%減少至1８%,RAＷ個數(shù)由本來的13減少至9。增長forwarｄ部件使得控制相關(guān)比例增長了。即，使用forwaｒd部件后,總的時鐘周期減少,數(shù)據(jù)相關(guān)減少，流水線的性能得到一定的改善。觀測轉(zhuǎn)移指令在轉(zhuǎn)移成功和轉(zhuǎn)移不成功時候的流水線開銷。我們假設(shè),浮點部件設(shè)立Cｏｕnt=3,Deｌay＝4；N=6。執(zhí)行完畢后,查看條件轉(zhuǎn)移分支，如下圖所示：由上圖可知,轉(zhuǎn)移指令一共8條，成功轉(zhuǎn)移2條（占25％），不成功為6條。所以,靜態(tài)指令調(diào)度算法只能解決數(shù)據(jù)相關(guān)，條件轉(zhuǎn)移結(jié)果與本來相比沒有變化。即,若轉(zhuǎn)移不成功,對流水線的執(zhí)行無影響，流水線的吞吐率和效率沒有減少；若轉(zhuǎn)移成功，則要廢棄預(yù)先讀入的指令，重新從轉(zhuǎn)移成功處讀入指令,執(zhí)行效率會下降。·實驗總結(jié)本次實驗中,重要碰見一個問題，就是在當(dāng)初文獻(xiàn)加載時沒有成功，后來通過查詢資料和自己的嘗試，發(fā)現(xiàn)，在選擇文獻(xiàn)的順序很關(guān)鍵,它決定了文獻(xiàn)在存儲器中出現(xiàn)的順序。本次實驗，重要通過對于三中相關(guān)的觀測,分析出現(xiàn)相關(guān)時的指令,分析浮點運算部件和forｗard部件對性能的影響,觀測轉(zhuǎn)移指令在轉(zhuǎn)移成功和不成功時的流水線開銷，這些實驗一步一步,通過WiｎDLX形象生動的表達(dá)，使我在實踐中更加進(jìn)一步的結(jié)識了流水線。實驗三ＤLX解決器程序設(shè)計·實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)使用DLＸ匯編語言編程,進(jìn)一步分析相關(guān)現(xiàn)象·實驗過程向量加法代碼及性能分析一方面給據(jù)題目規(guī)定，需要純熟掌握DLX編程語言,然后根據(jù)規(guī)范格式編寫向量的代碼。向量聲明VectoｒLength:

.ｗord

16

//聲明向量長度Ｖｅｃtｏr１:

.word

１,2,3,4,5，６,7,8,9,10，11，1２，13,14,1５,１６

／/聲明兩個向量

Ｖecｔor1和Vector2Vecｔoｒ2:

．word

１,2,3,4,５，6，7,8,９,10,11,１2,13,1４,15，16

Rｅsｕｌt:

．ｓｐace

4

/／聲明一個空間來存放打印的數(shù)據(jù)

Ｌoop：

/／循環(huán)體ｌd

ｆ1０,Ｖｅctor1（r2）

ｌd

f1２,Veｃｔor2（r2)

//讀入兩個提前聲明的向量ａdｄ

ｆ4,f2，ｆ0//加法運算

tｒap

5

//系統(tǒng)中斷源代碼運營結(jié)果分析當(dāng)運營到如下圖所示的時候，則表達(dá)運營結(jié)束。運營結(jié)果為接下來我們可以查看Sｔaｔistｉcs可以看到運營結(jié)果的數(shù)據(jù)顯示，如下圖所示。1）程序相關(guān)性分析結(jié)果

數(shù)據(jù)相關(guān)由上圖的可以看出,該程序產(chǎn)生了1１．31%的數(shù)據(jù)相關(guān)。所以當(dāng)對當(dāng)前指令的操作數(shù)寄存器進(jìn)行操作(ＥX)的時候，前幾條指令的運算結(jié)

果尚未寫回(WB）結(jié)果寄存器,由此產(chǎn)生數(shù)據(jù)相關(guān)。

結(jié)構(gòu)相關(guān)由于程序只簡樸的做了一次加法,所以沒有結(jié)構(gòu)相關(guān)產(chǎn)生。

控制相關(guān)查看ｐipｅｌiｎｅ中可以看到,當(dāng)執(zhí)行到如下情況時,發(fā)生了控制相關(guān)。由Ｓtａｔistics中的可以看出，其控制相關(guān)發(fā)生了5．3％。分析可知,由于系統(tǒng)按照預(yù)測成功來執(zhí)行指令，所以執(zhí)行bnｅz后立即將其下一條指令trap

讀進(jìn)來。２）浮點運算部件帶來的影響當(dāng)我們通過設(shè)立浮點部件的個數(shù)，并將程序運營完畢，查看Sｔaｔｉｓticｓ中的數(shù)據(jù)作對比。如下圖所示。將浮點加法器由1個增長為4個后（左圖為4個）,可以由上圖看出，程序執(zhí)行的性能未得到提高。分析因素我們知道,由于該程序為產(chǎn)生浮點加法器的結(jié)構(gòu)相關(guān)，所以增長浮點加法器的數(shù)量對程序執(zhí)行的性能提高沒有幫助。3)forward部件的影響

由上圖的對比可以看到,當(dāng)不勾選enaｂｌeforwａｒding時,運營時間由2８3增長到381。所以forwａrｄｉng技術(shù)為該程序帶來的加速比為381/2８2=1.3５轉(zhuǎn)移成功和不成功

查看ｓtaｔｉsｔiｃs中的CoｎdｉｔionａｌBranｃｈｅs選項,兩者的下述相同,如下圖所示。可以發(fā)現(xiàn)，由于系統(tǒng)按照預(yù)測成功來執(zhí)行指令,所以執(zhí)行

ｂｎeｚ后立即將其下一條指令ｔｒap讀進(jìn)來判斷出是轉(zhuǎn)移不成功時，系統(tǒng)對trａp指令進(jìn)行的操作被所有作廢，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行跳轉(zhuǎn)到的指令ｉd。雙精度浮點加法求和代碼及結(jié)果分析按照題目規(guī)定，自行又編寫了一套程序來實現(xiàn)雙精度浮點加法求和結(jié)果分析當(dāng)運營到如下圖所示時，運營結(jié)束，可以看到運營結(jié)果如下圖所示。產(chǎn)看Statｉｓtics可以看到具體數(shù)據(jù)情況和產(chǎn)生相關(guān)的比例等。1）程序中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)/控制／結(jié)構(gòu)相關(guān)

控制相關(guān)：

數(shù)據(jù)相關(guān)由Statistics中的知道，發(fā)生了55.４8％的數(shù)據(jù)相關(guān)。產(chǎn)看代碼可以發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生的相關(guān)都為ＲW讀寫相關(guān)。它們分別為:addi

r１,r0,０subi

r2,r1,２0subi

r2，r１,2０beｑz

r2，fiｎishmｕltｕ

r３,ｒ1,r4ｌｄ

ｆ0,a(r3）ld

f2,ｂ(ｒ3)addd

f4,ｆ0，f2ａddd

f4,f0，ｆ2sd

r（r3）,ｆ４

控制相關(guān)由Stａt(yī)istｉｃs中的可以看到，發(fā)生了4.4３%的控制相關(guān)。系統(tǒng)按照預(yù)測成功來執(zhí)行指令，執(zhí)行一條指令后立即將其下一條指令traｐ讀進(jìn)來。2)增長浮點運算部件對性能的影響。下圖分別為浮點運算部件為1和4的時候數(shù)據(jù)情況對比。由上圖的對比可知，當(dāng)浮點運算部件個數(shù)給邊后記錄結(jié)果均相同,也就是其數(shù)量對該函數(shù)沒有任何性能方面的改善。分期其因素為，這重要是由于函數(shù)中沒有連續(xù)的浮點加指令,乘、

除指令。3)增長forwarｄ部件對性能的影響。

下圖左側(cè)為沒有勾選enaｂlefｏrwarｄｉｎg時的運營數(shù)據(jù)結(jié)果,右側(cè)為使用了forwaｒdinｇ技術(shù)。由上圖的對比可以看出，增長ｆorwaｒｄｉng技術(shù)后，流水線的加速比為:474/352=１.3４7流水線性能有明顯改善。

4）轉(zhuǎn)移指令在轉(zhuǎn)移成功和轉(zhuǎn)移不成功時候的流水線開銷。

由CoｎditiｏnaｌＢrａnchｅｓ的數(shù)據(jù)可以看出，該轉(zhuǎn)移指令“not

taken”的情況占絕大多數(shù)（95.2４％)。在一共的21中,發(fā)生了僅為1次,所以預(yù)測順序取對流水線的性能是有利的。轉(zhuǎn)移不成功時：順序預(yù)取的下條指令可以直接在流水線中執(zhí)行，保證流水線不斷流；轉(zhuǎn)移成功時:順序預(yù)取的下條指令作廢,需要轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)移地址處重新取指，流水線發(fā)生了斷流現(xiàn)象?！嶒灴偨Y(jié)在實驗中,我重要碰到的問題是WinDＬＸ所加載的.s文獻(xiàn)不要出現(xiàn)中文格式，不然會導(dǎo)致加載失敗（開始好幾次為了方便我直接起名為“雙精度浮點向量加.s”卻怎么樣也導(dǎo)入不成功）；在編寫雙精度浮點數(shù)運算時有些對于指令掌握不純熟，并且雙精度ｄouble型運算指令，其所有的運算指令名稱上面都要加上“d”才oｋ。而假如是單精度的，則需要添加字母“f”；另一方面，對于浮點數(shù)的相關(guān)設(shè)立,涉及狀態(tài)寄存器和浮點寄存器都需要在實驗之前查資料了解透徹，不然在實驗中就會有語法錯誤。通過本次實驗我對實驗二所進(jìn)行的數(shù)據(jù)相關(guān)、控制相關(guān)、結(jié)構(gòu)相關(guān)的性能分析做了更進(jìn)一步的了解,以及對于功能部件對流水線的影響，forwarｄinｇ技術(shù)對流水線的影響，尚有就是靜態(tài)指令調(diào)度等。通過自行編寫向量矢量算法,在代碼中初始化兩個向量，按照分量順序進(jìn)行運算。當(dāng)然,假如想要改變源向量,直接解決代碼中的相關(guān)數(shù)據(jù)即可?？傊搶嶒炛匾貙Ω↑c運算以及對于流水線的相關(guān)影響及性能分析，使我受益匪淺。實驗四代碼優(yōu)化·實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)簡樸編譯優(yōu)化方法，觀測采用編譯優(yōu)化方法所帶來的性能的提高?！嶒炘聿捎渺o態(tài)調(diào)度方法重排指令序列,減少相關(guān)，優(yōu)化程序·實驗過程選擇上一個實驗的向量加法運算作為優(yōu)化對象。優(yōu)化后的代碼如下圖所示。當(dāng)如下圖所示的時候證明已經(jīng)執(zhí)行完畢。執(zhí)行完畢后，我們點擊Sｔatistiｃｓ查看運營結(jié)果數(shù)據(jù)分析。程序相關(guān)性分析結(jié)果

優(yōu)化之后其中斷數(shù)據(jù)顯示為:優(yōu)化前為:由上述兩圖對比可以看出，數(shù)據(jù)相關(guān):其RAW相關(guān)由優(yōu)化前的3４．１2%減少為2０．５7%,性能改善很多；結(jié)構(gòu)相關(guān)沒有發(fā)生改變；控制相關(guān):由本來的3.94%變?yōu)椋?７5%,沒有改善。因此,可以看出，我所進(jìn)行的代碼優(yōu)化對性能方面改善并不是很強(qiáng)烈，重要影響還是在數(shù)據(jù)相關(guān)方面。2）增長浮點運算部件對性能的影響。上圖左圖為4個浮點部件執(zhí)行結(jié)果,右圖為原始默認(rèn)1個浮點部件執(zhí)行結(jié)果。由此可以看出,其部件個數(shù)對記錄結(jié)果并無影響。因素為該運算過程中不存在結(jié)構(gòu)相關(guān),因此并行度沒有增長，程序影響不大，部件增長對于系統(tǒng)的性能并沒有改善。3)增長ｆoｒwaｒd部件對性能的影響。

左圖為使用foｒwaｄｉｎｇ技術(shù)的記錄結(jié)果。通過對比可以看出，使用forwａrding技術(shù)之后執(zhí)行周期少了3１6－283=33個時鐘周期,在這些時鐘周期中，forｗaｒdiｎg技術(shù)重要在于消除了執(zhí)行過程中的數(shù)據(jù)相關(guān)(由65個中斷減少至３２個)。因此，代碼執(zhí)行效率改善很多。轉(zhuǎn)移指令在轉(zhuǎn)移成功和轉(zhuǎn)移不成功時候的流水線開銷。由記錄結(jié)果中的ConditioｎalBranchｅs（如下圖）可以看出，優(yōu)化前和優(yōu)化后的CoｎditionalBranches都為上圖顯示，優(yōu)化對于轉(zhuǎn)移指令并無影響。在本代碼運營過程中,成功幾率為9３.75%，在進(jìn)行一共16次轉(zhuǎn)移中，taｋen一共15次。分析因素可以知道,預(yù)測成功執(zhí)行指令,當(dāng)判斷轉(zhuǎn)移不成功是，系統(tǒng)對trap指令不再執(zhí)行,進(jìn)行跳轉(zhuǎn)。·實驗總結(jié)+實習(xí)體會本次實驗重要是對上一個實驗中的代碼進(jìn)行優(yōu)化，使我在做實驗的過程中掌握了進(jìn)行代碼優(yōu)化的方法,以及相關(guān)性的分析。而相關(guān)性分析在我看來是重點,它關(guān)系到能否進(jìn)行優(yōu)化以及怎么優(yōu)化。一方面需要分析程序中產(chǎn)生的相關(guān)性,代碼優(yōu)化的目的就是減少相關(guān)性的發(fā)生,提高流水線的效率。通過上述的實驗報告和數(shù)據(jù)對比，可以看到，代碼優(yōu)化我做到了。實習(xí)體會：其實總的來說這幾次實驗難度不大，重要還是將課上老師所講的融入實驗當(dāng)中。其中forwａｒding技術(shù)和預(yù)測技術(shù)都是課上老師具體講過的，所以對于實驗的理解起來更容易一些。理解之后，通過實驗結(jié)果的記錄數(shù)據(jù)可以客觀的看到這些技術(shù)對