Akademia Techniczno – Humanistyczna w Bielsku Białej

Wydział: Budowy Maszyn i Informatyki

Kierunek Automatyka i Robotyka

Rok: 2014/2015

Semestr: 4

PODSTAWY Architektury komputerów

ĆWICZENIA 1

Wykonawca sprawozdania

Szymon Gajewski

1. Cel ćwiczenia

Opanować technikę potokowego wykonania rozkazów RISC.

1. Zadania

Symulatorem WinMIPS64 wykonać badanie potokowego wykonania fragmentów programów komputerowych z cyklami. Optymizować kod programowy i wykonać badanie kodu.

Kod programu

.data

A: .word 15

B: .word 10

C: .word 0

.text

main:

ld r4,A(r0)

ld r5,B(r0)

dadd r3,r4,r5

sd r3,C(r0)

halt

Okna programu

Główne okno symulatora zawiera sześć filialnych okien w których będziemy odczytywać i analizować potrzebne dla nas informacje .

Do sprawdzenia działanie programu wykonując instrukcję krok po kroku, służył do tego klawisz „F7”.

Takt 1

Instrukcja ld r4,A(r0) została zdekodowana oraz zostały pobrane operandy

Instrukcja ld r5,B(r0) została wybrana z pamięci instrukcji

Takt 2

Instrukcja ld r4,A(r0) została wykonana.

Instrukcja ld r5,B(r0) zdekodowana oraz zostały pobrane operandy.

Instrukcja dadd r3,r4,r5 została wybrana z pamięci instrukcji (napłynięcie instrukcja dadd r3,r4,r5 do potoku )

Takt 3

Instrukcja ld r4,A(r0) została zapisana do komórki danych.

Instrukcja ld r5,B(r0) została wykonana.

Instrukcja dadd r3,r4,r5 ) została zdekodowana oraz zostały pobrane operandy.

Instrukcja sd r3,C(r0) została wybrana z pamięci instrukcji

Takt 4

Instrukcja ld r4,A(r0) zapisana do rejestru.

Instrukcja ld r5,B(r0) została zapisana do komórki danych.

Instrukcja dadd r3,r4,r5 ) została wykonana.

Instrukcja sd r3,C(r0) została zdekodowana oraz zostały pobrane operandy.

Instrukcja Halt (koniec instrukcji) została wybrana z pamięci instrukcji

Takt 5

Instrukcja ld r4,A(r0) operacja poza pętlą

Instrukcja ld r5,B(r0) zapisana do rejestru.

Instrukcja dadd r3,r4,r5 ) została wykonana.

Instrukcja sd r3,C(r0) została zdekodowana oraz zostały pobrane operandy.

Instrukcja Halt (koniec instrukcji) została wybrana z pamięci instrukcji.

Zauważamy w oknie statistisc pojawienie się błędu Raw

Takt 6

Instrukcja dadd r3,r4,r5 zapisana/odczytana z komórek danych.

Instrukcja sd r3,C(r0) została wykonana.

Instrukcja Halt została zdekodowana oraz zostały pobrane operandy.

Takt 7

Instrukcja dadd r3,r4,r5 zapisana do rejestru.

Instrukcja sd r3,C(r0) zapisana/odczytana z komórek danych.

Instrukcja Halt została wykonana.

Takt 8

Instrukcja sd r3,C(r0) zapisana do rejestru.

Instrukcja Halt zapisana/odczytana z komórek danych.

Trakt 9

Instrukcja Halt zapisana do rejestru.

Takt 10 koniec programu

Jak widzimy w oknie Statistics wykonaliśmy 10 cykli, 5 instrukcji, 2.000 Instrukcji na cykl(CPI), oraz 1 błąd RAW który niestety powoduje opóźnienie wykonania programu przez procesor.

W celu poprawienia (optymalizacji) naszego program należy usunąć z niego wszystkie błędy

Wykorzystamy do tego polecenie nop który służy do planowania statystycznego.

.data

A: .word 15

B: .word 10

C: .word 0

.text

main:

ld r4,A(r0)

ld r5,B(r0)

nop

dadd r3,r4,r5

sd r3,C(r0)

halt

końcowe okno po optymalizacji

Jak widzimy z okna Statistics, liczba instrukcji wzrosła o 1 ale ilość Cykli na instrukcje zmalała do 1.667 co przyśpieszyło działanie programu.