MIPS指令优化：向量点积计算的流水线优化分析

"李志毅同学在计算机学院的实验三中，使用MIPS指令实现了两个数组的点积计算，并探讨了如何通过定向技术和静态调度优化代码性能。实验目标包括熟悉汇编语言编程，学习使用MIPSsim模拟器的定向功能，以及理解代码优化策略。" 在此次实验中，李志毅同学首先编写了一个计算两个向量点积的MIPS汇编程序，这个程序用于计算两个长度至少为10的向量的点积。点积是通过将对应元素相乘然后相加得到的。原始程序在MIPSsim模拟器上执行时，经过157个周期，其中有38.21656%的时间因RAW（Read-After-Write）冲突而浪费，即一条指令读取的数据尚未被前一条指令写入。 为了提高执行效率，实验引入了定向技术。定向技术是通过调整指令执行顺序，避免或减少数据相关冲突，从而减少无用的等待周期。在应用定向技术后，执行周期减少到117个，RAW停顿时间为17.09405%，执行效率提升了1.34倍。 进一步的优化是采用了静态调度方法。李志毅同学识别出LW、MUL和ADD指令之间的读后写相关，并通过重新排列指令序列，将ADDI指令插入适当位置以减少相关性。优化后的程序在使用定向功能执行时，执行周期降到了97个，RAW停顿完全消除，执行效率提升至1.206倍。 实验心得部分未给出，但可以推测李志毅同学通过这次实验不仅加深了对MIPS指令系统和流水线的理解，还掌握了指令级优化技巧，尤其是定向技术和静态调度的重要性。这种实践经验对于提升未来在处理器设计和系统优化领域的专业能力具有重要意义。