华东理工Tomasulo算法实验:深入理解与操作详解
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更新于2024-08-04
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华东理工大学计算机体系结构实验二专注于Tomasulo算法的学习和实践,旨在通过深入理解指令级并行性和Tomasulo算法的工作原理,增强学生在设计和实现高性能处理器中的技能。实验分为三个主要部分,分别涉及指令流管理、浮点处理部件和保留站的结构。
首先,实验的主要目标包括:
1. 深入掌握指令级并行性的概念,了解如何在Tomasulo算法中利用并行计算来提高处理器性能。
2. 熟悉Tomasulo算法的具体步骤,包括指令的流入、执行和写回过程,尤其是对浮点指令和Load/Store指令的特殊处理。
3. 学习并理解浮点处理部件的结构,包括其内部操作的时钟周期延迟模型。
4. 掌握保留站的设计,这是Tomasulo算法的核心部分,用于暂存待操作的指令和数据,以便在不同阶段进行计算。
5. 实践能力的提升,即根据给定的代码片段,分析并预测每个时钟周期内保留站、指令状态表以及浮点寄存器状态表的状态变化。
实验平台是基于Tomasulo算法的模拟器,让学生能够在虚拟环境中操作和观察算法的实际运行效果。
实验内容具体涉及到以下操作:
1. 对于一个包含浮点操作的代码段,例如加减乘除和Load/Store操作,要求学生在指令MUL.D即将写回时,准确描述保留站、Load缓冲器以及寄存器状态表中的内容。这需要对算法的执行顺序有清晰的理解,因为Tomasulo算法会在适当的时候分配运算资源,并确保数据的一致性。
2. 通过模拟器的步进执行模式,逐个时钟周期地跟踪指令的执行过程,观察指令状态表和寄存器状态表的变化,从而理解每个操作如何影响系统状态,以及如何通过保留站管理来实现指令的流水线处理。
在整个实验过程中,学生不仅要学习理论知识,还要具备将理论应用到实际问题解决的能力,这对于理解和优化现代计算机体系结构至关重要。通过这个实验,学生将深化对计算机体系结构的实践认识,为未来在相关领域工作打下坚实基础。
2023-03-10 上传
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