tomasulo例题

Tomasulo算法是一种用于指令级并行性的动态调度算法，它通过对指令进行重排和颁发来提高流水线的性能。以下是一个Tomasulo算法的例题。

假设我们有一个乘法指令MUL和两个加法指令ADD1和ADD2，执行顺序如下：

1. ADD1 F1, F2, F3
2. MUL F4, F5, F6
3. ADD2 F7, F8, F9

现在我们来分析这些指令在Tomasulo算法下的执行过程。首先，我们需要创建三个功能单元（Functional Unit）：Add功能单元和Mul功能单元，它们分别用于执行加法和乘法。

1. 第一条指令ADD1需要执行寄存器F2和F3的加法，并将结果写入寄存器F1。由于Add功能单元是空闲的，因此可以立即执行该指令，并将结果保存在Add功能单元中。

2. 第二条指令MUL需要执行寄存器F5和F6的乘法，并将结果写入寄存器F4。由于Mul功能单元也是空闲的，因此可以立即执行该指令，并将结果保存在Mul功能单元中。

3. 第三条指令ADD2需要执行寄存器F8和F9的加法，并将结果写入寄存器F7。但是此时Add功能单元正在执行ADD1指令，因此无法立即执行ADD2指令。根据Tomasulo算法，我们可以将ADD2指令重命名为ADD3，并将其添加到等待队列中。

4. 当ADD1指令执行完毕后，将结果写入F1寄存器，并解除对Add功能单元的占用。此时，Tomasulo算法会检查等待队列中是否有指令可以执行，发现ADD3指令可以立即执行。因此，ADD3指令开始执行，并将结果写入F7寄存器。

通过Tomasulo算法，我们可以充分利用功能单元的空闲时间，提高指令的执行效率。在上述例题中，ADD1和MUL指令可以并行执行，而ADD2指令则需要等待ADD1指令完成。通过合理的重排和发射逻辑，Tomasulo算法可以有效地实现指令级并行性。