实验三：记分牌和Tomasulo算法.docx

实验目的
掌握DLXview模拟器的使用方法；
进一步理解指令动态调度的基本思想，了解指令动态调度的基本 过程与方法；
理解记分牌算法和Tomasulo算法的基本思想，了解它们的基本结 构、运行过程；
比较分析基本流水线与记分牌算法实验目的
掌握DLXview模拟器的使用方法；
进一步理解指令动态调度的基本思想，了解指令动态调度的基本 过程与方法；
理解记分牌算法和Tomasulo算法的基本思想，了解它们的基本结 构、运行过程；
比较分析基本流水线与记分牌算法和Tomasulo算法的性能及优缺 点。
实验平台
DLXview模拟器
实验内容及步骤
用DLX汇编语言编写代码文件*（程序中应包括指令的数据相关、 控制相关以及结构相关），以及相关的初始化寄存器文件*.i和数据 文件*.d；
观察程序中出现的数据相关、控制相关、结构相关，并指出三种相 关的指令组合；
将自己编写的程序*.s、*.i、*.d装载到DLXview模拟器上，
（1） 分别用基本流水线、记分牌算法和Tomasulo算法模拟，针 对每一种模拟做如下分析：
统计程序的执行周期数和流水线中的暂停时钟周期数
改变功能部件数日重新模拟，观察并记录性能的改变；
改变功能部件延迟重新模拟，观察并记录性能的改变； 论述功能部件数日、功能部件延迟对性能的影响。
（2） 记录运行记分牌算法时的功能部件状态表和指令状态表；
预备知识
1. DLXview模拟器
DLXview是一个图形化、交互式的DLX流水线模拟器。该模拟 器能够实现对基本流水线、记分牌算法和Tomasulo算法的模拟。通 过对内存访问延迟、功能部件的数目、功能部件的延迟的配置，实现 不同流水线的模拟。
该模拟器使用的是DLX指令集描述的计算机系统结构，执行 DLX汇编语言程序。指令在流水线中执行的过程能以图形的方式表 示出来，还能得到流水线操作周期的统计信息。模拟基本流水线，我 们能观察到流水线时空图、各流水段状态以及流水线的数据通路；模 拟记分牌算法，可观察功能部件状态表，指令状态表，DLX处理器 基本结构图；模拟Tomasulo算法可观察指令状态表，保留站信息， DLX浮点部件结构图。DLXview对于加深对流水线的理解以及处理 器性能的评价很有帮助。
DLXview可以装载三种扩展名的文件：*.s文件是汇编码文件； *.d文件是数据文件（不是必须的，数据和代码可以一并形成一个*.s 文件）；*.i文件是初始化寄存器文件，用来设置整型、浮点型寄存器 数目。
有关DLXview的详细论述，见相关的文档。

（1） 指令的动态调度：通过硬件重新安排指令的执行顺序，来调整 相关指令实际执行时的关系，减少处理器空转。它可以处理一些编译 时未发现的相关（比如涉及到存储器访问的相关），从而简化了编译 器。
（2） 乱序流水线：流水线输出端任务流出顺序与输入端任务流入的 顺序不