指令调度与延迟分支技术在CPU性能提升中的应用
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更新于2024-08-04
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"李志毅的实验五1是关于指令调度与延迟分支的计算机系统结构学习,旨在深化对这两种技术的理解,提升解决流水线数据冲突的能力,并理解这些技术如何改进CPU性能。实验使用了MIPSsim模拟器进行操作,并通过比较调度前后的执行周期来分析性能提升。"
在这个实验中,主要探讨了两个关键概念:
1. **指令调度(Instruction Scheduling)**:这是一种优化技术,用于改善程序的执行效率。通过调整指令的执行顺序,可以避免或减少数据冲突,提高流水线的吞吐量。在实验中,通过修改原始程序schedule.s,利用调度技术解决了结构冲突和数据冲突,减少了停顿周期,从而降低了总的时钟周期数。实验显示调度后的afer-schedule.s程序执行时钟周期数从33降低到19,说明指令调度有效地减少了冲突,提高了CPU性能。
2. **延迟分支(Delayed Branching)**:这是一种处理分支指令的技术,它将分支指令的实际执行推迟到下一条指令之后,目的是充分利用已有的流水线资源,避免因分支预测错误而引起的流水线清空。实验没有详细描述延迟分支的具体操作,但提到它也是提升CPU性能的重要手段。通常,延迟分支可以减少停顿,尤其是在分支指令频繁的情况下,能显著提升处理器的吞吐率。
实验环境是MIPSsim,这是一个指令级和流水线操作级的模拟器,允许学生在不实际改变硬件的情况下,探索和测试不同的指令调度和流水线策略。通过选择流水方式运行模拟器,学生可以直接观察流水线中各阶段的操作,识别和解决数据与结构冲突。
实验步骤包括启动模拟器、理解流水线各段功能、关闭定向功能、分析冲突、手动调度并重新执行程序,最后对比调度前后的性能。这种实践方法帮助学生直观地理解指令调度和延迟分支对CPU性能的影响,增强了他们解决实际问题的能力。
这个实验强调了在现代计算机系统中优化指令执行的重要性,特别是在流水线架构中,通过有效的指令调度和延迟分支技术,能够显著提升处理器的效率和性能。
2022-08-08 上传
2024-09-07 上传
2024-09-24 上传
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