實驗二迴圈展開及指令排程
實驗目的
1. 加深對迴圈級並行性、指令排程技術、迴圈展開技術以及暫存器換名技術的理解；
2. 熟悉用指令排程技術來解決流水線中的資料相關的方法；
3. 了解迴圈展開、指令排程等技術對cpu效能的改進。
實驗平台
windlx simulator
實驗內容和步驟
1．用指令排程技術解決流水線中的結構相關與資料相關
（1） 用dlx組合語言編寫**檔案*.s，程式中應包括資料相關與結構相關（假設：加法﹑乘法﹑除法部件各有2個，延遲時間都是3個時鐘週期）
** .data
.global one
one: .word 1
.text
.global main
main:
lf f1,one
cvti2f f7,f1
nopdivf f1,f8,f7
divf f2,f6,f7
addf f3,f1,f2
divf f10,f3,f7
divf f4,f11,f7
divf f5,f12,f7
multf f6,f11,f7
multf f6,f4,f5
divf f13,f6,f7
finish:
trap 0
（2） 通過configuration選單中的 「floating point stages」 選項，把加法﹑乘法﹑除法部件的個數設定為2個，把延遲都設定為3個時鐘週期；
（3） 用windlx執行程式。記錄程式執行過程中各種相關發生的次數、發生相關的指令組合，以及程式執行的總時鐘週期數；
結構相關1次
別在9 10行
資料相關 3次
分別在 5 6 11行
（4）採用指令排程技術對程式進行指令排程，消除相關； .data
.global one
one: .word 1
.text
.global main
main:
lf f1,one
cvti2f f7,f1
nopdivf f1,f8,f7
divf f2,f6,f7
divf f10,f3,f7
divf f4,f11,f7
addf f3,f1,f2
multf f6,f11,f7
divf f5,f12,f7
multf f6,f4,f5
divf f13,f6,f7
finish:
trap 0
（5） 用windlx執行排程後的程式，觀察程式在流水線中的執**況，記錄程式執行的總時鐘週期數；
（6） 根據記錄結果，比較排程前和排程後的效能。論述指令排程對於提高cpu效能的意義。
提高了cpu效能
2. 用迴圈展開、暫存器換名以及指令排程提高效能
（1） 用dlx組合語言編寫**檔案*.s，程式中包含乙個迴圈次數為4的整數倍的簡單迴圈；
計算四個3相加
.data
.global one
one: .word 1
.text
.global main
main:
addi r1,r0,#4
addi r2,r0,#0
addi r4,r0,#3
loop:
sgt r3,r1,r0
bnez r3,sub1
trap 0
sub1:
mult r2,r2,r4
subi r1,r1,#1
j loop
（2） 用windlx執行該程式。記錄執行過程中各種相關發生的次數以及程式執行的總時鐘週期數；
（3） 將迴圈展開3次，將4個迴圈體組成的**代替原來的迴圈體，並對程式做相應的修改。然後對新的迴圈體進行暫存器換名和指令排程；
暫存器換名和指令排程後
.data
.global one
one: .word 1
.text
.global main
main:
addi r1,r0,#4
addi r2,r0,#0
addi r4,r0,#3
mult r5,r2,r4
subi r6,r1,#1
mult r7,r5,r4
subi r8,r6,#1
mult r9,r7,r4
subi r10,r8,#1
mult r11,r9,r4
subi r12,r10,#1
trap 0
（4） 用windlx執行修改後的程式，記錄執行過程中各種相關發生的次數以及程式執行的總時鐘週期數；
（5） 根據記錄結果，比較迴圈展開、指令排程前後的效能。
迴圈展開和指令排程前為總時鐘週期數39，後20次。加速比43/20=1.95倍，提高了性
能。預備知識
1. windlx模擬器的相關知識，詳見相關的文件。
2. 複習和掌握教材中相應的內容：
（1） 迴圈級並行性
（2） 指令排程
（3） 迴圈展開
（4） 暫存器換名
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