На правах рукопису
ВІКТОР ТРОЦЕНКО
АРХІТЕКТУРА КОМП’ЮТЕРА. ЗАДАЧІ
Категорична заборона на будь-яке недозволене автором використання і розмноження
2004
ЗМІСТ
Задача 01 3
Задача 02 3
Задача 03 3
Задача 04 4
Задача 05 4
Задача 06 5
Задача 07 5
Задача 08 6
Задача 09 6
Задача 10 7
Задача 11 7
Задача 12 7
Задача 13 8
Задача 14 8
Задача 15 9
Задача 16 9
Задача 17 9
Задача 18 10
Задача 19 10
Задача 20 10
Задача 21 11
Задача 22 11
Задача 23 12
Задача 24 12
Задача 25 12
Задача 26 13
Задача 27 13
Задача 28 14
Задача 01
Навести мовою асемблер DLX машини приклад циклічної програми та прокоментувати цю програму
Відповідь
;**************************************************************
;* *
;* Example DLX code without the use of loop unrolling and *
;* rescheduling. *
;* Assumtions: *
;* R1 initially holds the value 0 *
;* A is an integer array, stored beginning at address 0 *
;* B is an integer array, stored beginning at address 4000 *
;* *
;**************************************************************
Loop:
lw r2,0(r1) ;get next A value
lw r3,40(r1) ;get next B value
add r2,r2,r3 ;update A
sw 1000(r1),r2 ;store new A
addi r1,r1,#4 ;update counter
subi r4,r1,#4000 ;check to see if done
bnez r4,Loop ;repeat loop if not done
trap 0 ;end, return of control to monitor
Задача 02
Прокомпілювати while-цикл до RICS-коду за умови, що i, j, k зберігаються у регістрах $s3, $s4, $s5 відповідно, а базу масиву save зберігає $s5
Відповідь
Далі символом “доллар” починають позначення регістрів (MIPS асемблер). Первісний цикл мови Сі має вид:
while (save[i] == k) i = i + j;
Першим кроком завантажуємо до тимчасового регістра, а саме
Loop:
add $t1, $s3, $s3
# Temp reg $t1 = 2 * i
add $t1, $t1, $t1
# Temp reg $t1 = 4 * i
add $t1, $t1, $s6
# $t1 = address of save[i]
lw $t0, 0($t1)
# Temp reg $t0 = save[i]
Наступна інструкція має виконати тест циклу з виходом, якщо .
bne $t0, $s5, Exit
# go to Exit if save [i] != k
Ще одна інструкція має додати j до і:
add $s3, $s3, $s4
# i = i + j
Завершення чергової ітерації циклу, як правило спричинює його повторювання від початку. Тому наступною є інструкція
J Loop
# go to Loop
Exit:
Задача 03
Навести приклад суперскалярної диспетчеризації програмного коду, наданого фрагментом :
Loop:
LW R3, 0(R1)
; елемент масиву
ADDU R3, R3, R2
; додати скаляр з регістру R2
SW 0(R1), R3
; записати результат
ADDI R1, R1, #-4
; декремент покажчика
BNE R1, #0, Loop
; перейти, якщо R1 != 0
Відповідь
Перші три інструкції скалярного коду мають залежність даних так само, як і останні дві. Припустимо, що операції load/store виконує другий конвеєр суперскалярної машини. Тоді диспетчеризований суперскалярний код, де скасовано зазначені залежності даних, набуде після автоматичної диспетчеризації наступного виду:
АЛП або інструкція переходу
Інструкція пересилання даних
Такти
Loop:
LW R3, 0(R1)
1
ADDI R1, R1, #-4
2
ADDU R3, R3, R2
3
BNE R1, #0, Loop
SW 0(R1), R3
4
Потрібні часові витрати скоротилися з 5-ти до 4-х тактових інтервалів. Переставлено місцями дві інструкції додавання аби вичерпати небезпеку існуючі у скалярному коді залежності даних. При цьому лише на 4-му такті вдалося завантажити обидва конвеєри. Ідеальний (без врахування несумісності конвеєрів та залежностей даних) випадок забезпечив би часові витрати із значенням 0.5 такту на інструкцію при використанні двох конвеєрів. Ми отримали реальне значення 0.8 = 4/5 такти на одну інструкцію.
Задача 04
Навести приклад суперскалярної диспетчеризації...
