Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра ЕОМ
Лабораторна робота №3
КОНКУРЕНТНЕ ВИКОНАННЯ МАШИННИХ ІНСТРУКЦІЙ
Мета: дослідження конкурентного виконання машинних інструкцій
Ми дозволимо випускати на виконання інструкції рухомої коми зі сходинки ID тоді, коли це стає можливим. Така інструкція може продовжити виконання у власному конвеєрі виконання операції рухомої коми або призупинитися через неготовність її операндів. Обрана нами стратегія дозволяє продемонструвати переваги невпорядкованого завершення виконання (out-of-order completion), але вона також може спричинити небезпеку WAR конвеєрного виконання. Тут може допомогти техніка переназв регістрів (register renaming), яку треба досконально розуміти. Наприклад, таке може статися в наступному фрагменті коду:
.text
add.d f7,f7,f3
add.d f7,f7,f4
mul.d f4,f5,f6 ; WAR через спільний регістр f4
Коли випустити mul.d, тоді ця інструкція (за певних умов) «пережене» другу інструкцію add.d і першої запише до f4. Отже, mul.d мусимо затримати на ID. Structural hazards arise at the MEM stage bottleneck, as instructions attempt to exit more than one of the execute stage piplelines at the same time. Просте правило запобігання небезпек звучить так: довгі інструкції виконують першими.
Нехай маємо фрагмент коду:
;***************************************
;*** winMIPS64 //hazard3.s// *****
;*** (c) 2003 CA226, DCU *****
;***************************************
.text
div.d f7,f9,f10
mul.d f2,f4,f3
sub.d f7,f7,f4
ld r1,78(r0)
add.d f4,f5,f6
halt
Результати його синтаксичного контролю.
Pass 1 completed with 0 errors
;***************************************
;*** winMIPS64 //hazard3.s// *****
;*** (c) 2005 CA226, DCU *****
;***************************************
00000000 .text
00000000 462a49c3 div.d f7,f9,f10
00000004 46232082 mul.d f2,f4,f3
00000008 462439c1 sub.d f7,f7,f4
0000000c dc01004e ld r1,78(r0)
00000010 46262900 add.d f4,f5,f6 ; WAR on f4
00000014 04000000 halt
Pass 2 completed with 0 errors
Code Symbol Table
Data Symbol Table
Рис. – Неконвеєрний повільний виконавчий вузол ділення з рухомою комою розпочав роботу першим
Рис. – Неконвеєрний виконавчий вузол ділення рухомої коми ( 24 такти затримки) завантажено
Рис. – Паралельно виконуються чотири інструкції (ясно, що з невпорядкованим завершенням)
Рис. – Паралельне виконання продовжується, сходинки МЕМ жодна інструкція ще не досягла
Рис. – Перша інструкція ділення ще виконується, а третя від кінця ld майже завершилася
Рис. – Невпорядковане (кажуть, хаотичне) завершення виконання інструкцій потоку
Рис. – sub.d має ту саму мету, що і div.d. Утворилася ситуація WAW, тому пригальмовані add.d та halt
Рис. – Пригальмована на першій з чотирьох виконавчих сходинок sub.d гальмує наступнуза нею add.d
hh
Рис. – Завершення div.d розблокувало конвеєр. На виконанні знаходяться віднімання і додавання
Рис. – Хаотично завершуються спочатку halt, потім рухомі віднімання та додавання
Рис. - Хаотичне завершення виконання інструкцій потоку (передтеча методу динамічного виконання)
Рис. – Програму виконано, отримано програмні статистики
