网站推广网站,嘉定网站设计制作价格,分类目录采用的是,免费建站系统怎么用实验五 Branch-Target Buffers 本次实验的主要目的是加深对Branch-Target Buffers的理解。掌握使用Branch-Target Buffers减少或增加分支带来的延迟的情况。 实验内容#xff1a; 将以下程序段修改为可利用WinMIPS64模拟器运行的程序。假设R3的初始值为R240 在使用forward…实验五 Branch-Target Buffers 本次实验的主要目的是加深对Branch-Target Buffers的理解。掌握使用Branch-Target Buffers减少或增加分支带来的延迟的情况。 实验内容 将以下程序段修改为可利用WinMIPS64模拟器运行的程序。假设R3的初始值为R240 在使用forwarding的情况下对比采用BTB与不采用BTB技术时流水线的变化。重点分析两种情况下每次循环的stall周期数都是由什么原因造成的重点分析与分支指令相关的stall。采用BTB技术时何时能够减少分支指令带来的暂停何时会增加暂停为什么 实验报告: 将程序段3修改为WinMIPS64模拟器可以运行的程序如下 .text main: DADDI R3,R2,40;Loop: LW R1,0(R2)DADDI R1,R1,1SW R1,0(R2)DADDI R2,R2,4DSUB R4,R3,R2BNEZ R4,Loop end: halt在使用forwarding不使用BTB技术的情况下造成的暂停以及原因介绍如下 数据相关 1、由于LW指令取数放入R1中在Mem阶段才能到内存中取到数值而下一条指令需要使用到R1寄存器的数值存在RAW相关会造成一个周期的暂停 2、由于DSUB那条指令最后要将结果写到R4中并且在EX阶段结束后才能获得存放到R4中的数值而跳转指令需要在ID阶段判断是否要跳转所以会产生RAW相关暂停一个周期 控制相关 3、由下图红框中的指令可以看出它在处理跳转指令的时候采用的是预测转移失败的行为但在实际指令运行过程中指令成功转移所以会清空流水线重新取指令造成一个周期的暂停 在使用forwarding技术并且使用BTB技术的情况下造成的暂停以及原因介绍如下 数据相关 由于在这种情况下所产生的数据相关与不使用BTB的情况下的数据相关相同所以不再加以介绍 结构相关 1、在第一次循环结束时由于BTB表为空预测为转移失败但实际转移成功。所以在ex段执行中会将转移指令地址连同下一条指令的pc值放入BTB中并且清空流水线重新取指执行造成两个周期的暂停。 2、在第二次循环以及后续的八次循环中由于该条跳转指令在IF段会查找BTB表并且会在表中查到对应的指令的地址所以会预测转移成功并且将转移地址放入PC中因此不存在结构相关不会造成暂停。 3、在最后一次循环时由于BTB表中存在对应跳转指令的地址所以会预测转移成功但实际上会转移失败所以会在转移指令的EX阶段中删除BTB表中对应的表项同时在ex阶段执行结束后会清空流水线重新取指来运行造成两个周期的暂停。 由以上可以发现在 预测正确的时候可以减少暂停跳转指令在IF阶段会查找BTB表如果查找到会将下一条指令的地址放入PC寄存器中。如果预测正确则可以在下一个周期就开始下一条指令的取指阶段而不需要等待跳转指令的ID段执行结束才能执行下一条指令的取指阶段。 预测错误时会增加暂停由上述程序第一个阶段和最后一个可以看到如果预测失败不仅要清空流水线还要修改BTB表中存储的指令地址以及下一条指令的PC值会造成两个周期的暂停。