ADDI RI. RI#1 W O(R2), RI ADDI R2 R2. #4 R4,R3, BNZ R4 LOOP 其中,R3的初始值是R2+396。假设:在整个代码序列的运行过程中,所有的存储器访 都是命中的,并且在一个时钟周期中对同一个寄存器的读操作和写操作可以通过寄存 向”。问: (1)在没有任何其它定向(或旁路)硬件的支持下,请画出该指令序列执行的流水线时 空图。假设采用排空流水线的策略处理分支指令,且所有的存储器访问都可以命中 Cache,那么执行上述循环需要多少个时钟周期? (2)假设该DLX流水线有正常的定向路径,请画出该指令序列执行的流水线时空图。假 设采用预测分支失败的策略处理分支指令,且所有的存储器访问都可以命中 Cache 那么执行上述循环需要多少个时钟周期? (3)假设该DLX流水线有正常的定向路径,请对该循环中的指令进行调度。注意可以重 新组织指令的顺序,也可以修改指令的操作数,但是不能增加指令的条数。请画出 该指令序列执行的流水线时空图,并计算执行上述循环需要的时钟周期数 解 (1)寄存器读写可以定向,无其他旁路硬件支持。排空流水线。 Instruction 12345678910111213141516171819202122 Iwrl, 0(r2) IF ID EX M WB addirLrl#1 F SS ID EX M WB swrl, 0(r2) IF SS ID EX M WB addi r2. ]. #4 IF ID EX M WB sub r4 r3 r2 IFSSⅢ D EX M WB bnz r4, loop IF SS ID EX M WB wwrl.0 IF SS IF ID EX M WB 第i次迭代(i=0.98)开始周期:1+(i×17) 总的时钟周期数:(98×17)+18=1684 (2)有正常定向路径,预测分支失败。 Instruction 678910111131415 lwl, 0(r2) IF ID EX M WB addirlrl#1 IF ID S EX M WB wrl, 0(r2) IF S ID EX M WB addi r2 r2.#4 IF ID EX M WB sub r. r3 r2 IF ID EX M WB bnz r4, loop IF ID EX M WB wrl, O(r2) IF miss miss IF Id EX M WB 第i次迭代(i=0.98)开始周期:1+(i×10) 第8页共52页第 8 页 共 52页 ADDI R1, R1, #1 SW 0(R2), R1 ADDI R2, R2, #4 SUB R4, R3, R2 BNZ R4, LOOP 其中，R3 的初始值是 R2＋396。假设：在整个代码序列的运行过程中，所有的存储器访 问都是命中的，并且在一个时钟周期中对同一个寄存器的读操作和写操作可以通过寄存 器“定向”。问： （1）在没有任何其它定向（或旁路）硬件的支持下，请画出该指令序列执行的流水线时 空图。假设采用排空流水线的策略处理分支指令，且所有的存储器访问都可以命中 Cache，那么执行上述循环需要多少个时钟周期？ （2）假设该 DLX 流水线有正常的定向路径，请画出该指令序列执行的流水线时空图。假 设采用预测分支失败的策略处理分支指令，且所有的存储器访问都可以命中 Cache， 那么执行上述循环需要多少个时钟周期？ （3）假设该 DLX 流水线有正常的定向路径，请对该循环中的指令进行调度。注意可以重 新组织指令的顺序，也可以修改指令的操作数，但是不能增加指令的条数。请画出 该指令序列执行的流水线时空图，并计算执行上述循环需要的时钟周期数？ 解： （1）寄存器读写可以定向，无其他旁路硬件支持。排空流水线。 Instruction 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 lw r1,0(r2) IF ID EX M WB addi r1,r1,#1 IF S S ID EX M WB sw r1,0(r2) IF S S ID EX M WB addi r2,r2,#4 IF ID EX M WB sub r4,r3,r2 IF S S ID EX M WB bnz r4,loop IF S S ID EX M WB lw r1,0(r2) IF S S IF ID EX M WB 第 i 次迭代（i＝0..98）开始周期：1＋（i×17） 总的时钟周期数：（98×17）＋18＝1684 （2）有正常定向路径，预测分支失败。 Instruction 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 13 14 15 lw r1,0(r2) IF ID EX M WB addi r1,r1,#1 IF ID S EX M WB sw r1,0(r2) IF S ID EX M WB addi r2,r2,#4 IF ID EX M WB sub r4,r3,r2 IF ID EX M WB bnz r4,loop IF ID EX M WB lw r1,0(r2) IF miss miss IF ID EX M WB 第 i 次迭代（i＝0..98）开始周期：1＋（i×10）