实验四#

实验信息#

项目	内容
实验题目	实验四 Tomasulo算法
课程
专业	22级
实验时间	2024年11月22日
实验地点
实验环境	Tomasulo算法模拟器

实验目的#

1. 加深对指令级并行性及Tomasulo算法的理解
2. 熟练掌握Tomasulo算法在指令流出、执行、写结果各阶段对浮点数指令以及load和store指令的相关处理
3. 掌握给定被执行代码的片段，对于具体某个时钟周期，能够写出保留站、指令状态表以及浮点寄存器状态表内容的变化情况

实验内容#

分析以下指令序列在Tomasulo算法下的执行过程：

L.D F2, 20(R3)
S.D F6, 30(R4)
ADD.D F8, F6, F0

逐周期分析保留站、指令状态表和浮点寄存器状态表的变化。

实验步骤#

1. 分析第一个周期：L.D F2,20(R3)流出
2. 分析第二个周期：S.D F6,30(R4)流出，L.D进入执行阶段
3. 分析第三个周期：ADD.D F8,F6,F0流出
4. 分析第四个周期：L.D写结果，S.D写结果
5. 分析第五个周期：ADD.D写结果

指令	指令状态表	指令状态表	指令状态表
指令	流出	执行	写结果
L.D F2, 20(R3)	√
Store F6, 30(R4)
ADD.D F8, F6, F0

名称	保留站	保留站	保留站	保留站	保留站	保留站	保留站
名称	Busy	Op	Vj	Vk	Qj	Qk	A
Load	√	L.D	Regs[R3]		０		20
Store	×
Add	×

	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表
	F0	F2	F4	F6	F8	F10	…	F30
Qi		Load

指令	指令状态表	指令状态表	指令状态表
指令	流出	执行	写结果
L.D F2, 20(R3)	√	√
Store F6,30(R4)	√
ADD.D F8,F6,F0

名称	保留站	保留站	保留站	保留站	保留站	保留站	保留站
名称	Busy	Op	Vj	Vk	Qj	Qk	A
Load	√	L.D	R3		０		20+[R3]
Store	√	S.D	R4	F6	0	0	30
Add	×

	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表
	F0	F2	F4	F6	F8	F10	…	F30
Qi		Load					…

指令	指令状态表	指令状态表	指令状态表
指令	流出	执行	写结果
L.D F2, 20(R3)	√	√
Store F6, 30(R4)	√	√
ADD.D F8, F6, F0	√

名称	保留站	保留站	保留站	保留站	保留站	保留站	保留站
名称	Busy	Op	Vj	Vk	Qj	Qk	A
Load	√	L.D	R3		０		20+R3
Store	√	S.D	R4	F6	0	0	30+R4
ADD	√	ADD.D	F6	F0	0	0

	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表
	F0	F2	F4	F6	F8	F10	…	F30
Qi		Load			ADD

指令	指令状态表	指令状态表	指令状态表
指令	流出	执行	写结果
L.D F2, 20(R3)	√	√	√
Store F6, 30(R4)	√	√	√
ADD.D F8, F6, F0	√	√

名称	保留站	保留站	保留站	保留站	保留站	保留站	保留站
名称	Busy	Op	Vj	Vk	Qj	Qk	A
Load	×
Store	×
ADD	√	ADD.D	F6	F0	0	0

	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表
	F0	F2	F4	F6	F8	F10	…	F30
Qi					ADD

指令	指令状态表	指令状态表	指令状态表
指令	流出	执行	写结果
L.D F2, 20(R3)	√	√	√
Store F6, 30(R4)	√	√	√
ADD.D F8, F6, F0	√	√	√

名称	保留站	保留站	保留站	保留站	保留站	保留站	保留站
名称	Busy	Op	Vj	Vk	Qj	Qk	A
Load	×						20
Store	×
ADD	×

	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表	寄存器状态表
	F0	F2	F4	F6	F8	F10	…	F30
Qi							…