.中 央 民 族 大 学
实 验 报 告
学生姓名： 李武第 学 号：21301968
一、实验室名称：计算机学院计算中心
二、实验项目名称：DLX 流水线指令调度
三、实验原理：
指令调度（instruction scheduling）是一种代码优化手段，常见于优化编译器，其主要功能在
于通过加强指令层级的并行运行，使得程序在拥有指令流水线的中央处理器上能够高效运
行。换句话说，此手段力求以不改变程序运算结果的方式，完成以下任务：
通过重组指令的运行顺序，减少或阻止流水线停顿的发生;
阻止非法操作（即未定义行为）的产生，例如涉及流水线时序、非互锁资源的等等操作。
其中流水线停顿主要由结构型冒险（受处理器的资源所限）、数据型冒险以及控制流型冒险
导致。
指令调度一般在某基础块（basic block）上执行。为了确保指令的运行顺序在重组后，其运
算结果依旧不变，编译器的开发者们必须要认识到数据依赖这种概念。数据型冒险总共有三
种，其性质恰恰与数据型冒险相符，这三种数据冒险分别是：
写入后读取（RAW, Read After Write） - I1 的输出值之后会被 I2 使用。
读取后写入（WAR, Write After Read） - I1 的输入位置之后会被 I2 使用并覆盖。
写入后写入（WAW, Write After Write） - I1 以及 I2 皆将结果写入同一个位置上。
其中 I1 以及 I2 是两个在不同时间点上执行的指令。
对于这三种冒险，指令 I1 都必须执行于 I2 被执行前，否则其运算结果是不被定义的（具体
结果视该机器的硬件实现而定）。对于冒险 1，这是因为 I2 依赖着 I1 的数据；对于冒险 2，
则是因为 I1 依赖着即将被 I2 所覆盖的数据；对于冒险 3，则是因为在 I1 和 I2 之间所运行的
指令可能会使用到 I1 的输出结果。为了确保这些数据依赖所需的运行顺序得到保证，编译器
首先需要建立一幅依赖图，即一幅顶点是指令，而边是依赖性的有向图。最终，这幅图的任
何一种拓扑排序都可以是有效的指令调度表。
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