Tomasulo算法实验报告 课程名称：高级计算机系统结构 学号： 姓名： 指导教师： 日期：2011年12月8日 Tomasulo算法实验报告全文共5页，当前为第1页。 Tomasulo算法实验报告全文共5页，当前为第1页。 实验目的 加深对指令集并行性及开发的理解。 加深对Tomasulo算法的理解。 掌握Tomulo算法在指令流出、执行、写结果各阶段对浮点操作指令以及load和store指令进行什么处理。 掌握采用了Tomasulo算法的浮点处理部件的结构。 掌握保留站的结构。 给定被执行代码片段，对于具体某个时钟周期，能够写出保留站、指令状态表以及浮点寄存器状态表内容的变化情况。 实验平台 Tomasulo算法模拟器。 实验内容 1. 假设浮点功能部件的延迟时间为加减法2个周期，乘法10个时钟周期，除法40个时钟周期，load部件2个时钟周期。运行程序的代码段如下： L.D F6, 24(R2) L.D F2, 12(R3) MUL.D F0, F2,F4 SUB.D F8,F6,F2 DIV.D F10,F0,F6 ADD.D F6,F8,F2 当指令MUL.D写结果时，保留站中内容如下表所示： 当指令MUL.D写结果时，load缓冲器中内容如下表所示： 当指令MUL.D写结果时，寄存器状态表中的内容如下表所示： 观察分析： 周期1：取出第一条指令L.D F6, 24(R2)，地址偏移量24写入LOAD1，LOAD1名存入寄存器F6。 周期2：取出第二条指令L.D F2, 12(R3)，地址偏移量12写入LOAD2，LOAD2名存入寄存器F2，同时第一条指令开始执行，LOAD1上写入绝对地址。 周期3：取出第三条指令MUL.D F0, F2,F4，第一条指令完成，第二条指令开始执行,LOAD2上写入绝对地址。保留站中存入待运算的操作数和操作。寄存器F0上QI写入保留站中待运算命令的名称。 Tomasulo算法实验报告全文共5页，当前为第2页。 周期4：取出第四条指令SUB.D F8,F6,F2，第二条指令执行完成，第一条指令写入结果M1到寄存器F6，保留站中存入第四条指令的待运算操作数和操作。LOAD1清空。 Tomasulo算法实验报告全文共5页，当前为第2页。 周期5：取出第五条指令DIV.D F10,F0,F6，第二条指令写结果M2到寄存器F2，LOAD2清空。保留站中存入第五条指令的待运算操作数和操作 周期6：取出第六条指令ADD.D F6,F8,F2，第三条和第四条指令开始执行，相关的操作数和操作符被存入保留站 周期7：第四条指令执行完成，保留站中的第三条指令继续执行。 周期8：第四条指令写结果M3到寄存器F8，保留站中存放第四条指令的位置清空，第三条指令继续执行。 周期9：第六条指令开始执行。第三条指令继续执行。 周期10：第六条指令执行完成，第三条指令继续执行。 周期11：第六条指令写结果M4到寄存器F6中，清空保留站中原来存放第六条指令的位置。第三条指令继续执行。 周期12~15：第三条指令继续执行，直到完成。 周期16：第三条指令写结果M5到寄存器F0，保留站中原来存放第三条指令的位置清空。 周期17~56：第五条指令开始执行，直到结束 周期57：第五条指令执行结束后写结果M6到F10,保留站中原来存放第五条指令的位置清空。 2. 对于与1相同的延迟时间和代码段 （1）在第3个时钟周期时，保留站内容如下表所示： 在第3个时钟周期时，load缓冲器内容如下表所示： 在第3个时钟周期时，寄存器状态表内容如下表所示： （2）步进5个时钟周期后，保留站内容如下表所示： Tomasulo算法实验报告全文共5页，当前为第3页。load缓冲器内容如下表所示： Tomasulo算法实验报告全文共5页，当前为第3页。 寄存器状态表中内容如下表所示： （3）再步进10个时钟周期后，保留站内容如下表所示： load缓冲器内容如下表所示： 寄存器状态表中内容如下表所示： 3. 浮点功能部件的延迟时间为加减法3个时钟周期，乘法8个时钟周期，除法40个时钟周期。load部件2个时钟周期。运行程序的代码段如下： L.D F12, 20(R5) L.D F2, 10(R6) MUL.D F6, F2,F10 SUB.D F0,F8,F2 DIV.D F10,F0,F12 ADD.D F8,F12,F2 在第3个时钟周期时，保留站内容如下表所示： load缓冲器内容如下表所示： 寄存器状态表中内容如下表所示： Tomasulo算法实验报告全文共5页，当前为第4页。 Tomasulo算法实验报告全文共5页，当前为第4页。 步进5个时钟周期后，保留站内容如下表所示： load缓冲器内容如下表所示： 寄存器状态表中内容如下表所示： 再步
