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Homework 03

约 626 个字 10 行代码 10 张图片 预计阅读时间 3 分钟

3.7

1
2
3
4
5
6
7
Loop:    fld      T9, 0(Rx)
I0:      fmul.d   T10, f0, T9
I1:      fdiv.d   T11, f0, T9
I2:      fld      T12, 0(Ry)
I3:      fadd.d   T13, f0, T12
I4:      fadd.d   T14, T11, T9
I5:      sd       T12, 0(Ry)

3.8

初始状态：

\(F_i\) \(RT[F_i]\)
\(F_0\) 0
\(F_2\) 2
\(F_4\) 4
\(F_5\) 5
\(F_9\) 9

第一个周期：

\(F_i\) \(RT[F_i]\)
\(F_0\) 0
\(F_2\) 2
\(F_4\) 4
\(F_5\) 9
\(F_9\) 10

第二个周期：

\(F_i\) \(RT[F_i]\)
\(F_0\) 0
\(F_2\) 12
\(F_4\) 4
\(F_5\) 11
\(F_9\) 10
***
## 3.11

（a）各指令每个周期情况如下：

Cycle \(I_0\) \(I_1\) \(I_2\) \(I_3\) \(I_4\) \(I_5\)
1 IF
2 ID IF
3 EX ID IF
4 MEM1 stall ID IF
5 MEM2 stall stall ID IF
6 MEM3 stall stall EX ID IF
7 WB EX stall MEM stall ID
8 MEM stall WB EX stall
9 WB EX MEM stall
10 MEM1 WB EX1
11 MEM2 EX2
12 MEM3 MEM
13 WB WB

所以一次循环因为分支开销损失 4 个周期

（b）如果分支预测正确就不损失，错误就损失 2 个周期

（c）正确预测损失的时钟周期数为 0

3.13

A 处理器：

Cycle Slot 1 Slot 2
1 lw x1(thread 1) lw x1(thread 2)
2 stall stall
3 stall stall
4 stall stall
5 lw x2(thread 1) lw x2(thread 2)
...
33 beq x9, x1(thread 1) beq x9, x1(thread 2)
34 stall stall
35 stall stall
36 stall stall
...
65 DADDIU(thread 1) DADDIU(thread 2)
66 blt(thread 1) blt(thread 2)
67 stall stall
68 stall stall
69 stall stall
70 second iteration

一共用 138 个周期

B 处理器：

Cycle Slot 1 Slot 2 Slot 3 Slot 4
1 lw x1
2 stall lw x2
3 stall stall lw x3
4 stall stall stall lw x4
5 lw x5 stall stall stall
6 stall lw x6 stall stall
7 stall stall lw x7 stall
8 stall stall stall lw x8
9 beq x9, x1 stall stall stall
10 stall beq x9, x2 stall stall
11 stall stall beq x9, x3 stall
12 stall stall stall beq x9, x4
13 beq x9, x5 stall stall stall
14 stall beq x9, x6 stall stall
15 stall stall beq x9, x7 stall
16 stall stall stall beq x9, x8
17 DADDIU stall stall stall
18 blt stall stall
19 stall lw x1 stall
20 stall stall lw x2
21 stall stall stall lw x3
22 lw x4 stall stall stall
23 stall lw x5 stall stall
24 stall stall lw x6 stall
25 stall stall stall lw x7
26 lw x8 stall stall stall
27 stall beq x9, x1 stall stall
28 stall stall beq x9, x2 stall
29 stall stall stall beq x9, x3
30 beq x9, x4 stall stall stall
31 stall beq x9, x5 stall stall
32 stall stall beq x9, x6 stall
33 stall stall stall beq x9, x7
34 beq x9, x8 stall stall stall
35 stall DADDIU stall stall
36 stall blt stall
37 stall stall
38 stall
39 stall

一共用 39 个周期

C 处理器：

与 B 相似，用 39 个周期

3.16

构造指令如下：

1
2
3
I1: ADD R3, R1, R2
I2: ADD R6, R4, R5
I3: SUB R9, R3, R6

第一周期，I1 在 ALU1 中执行，I2 在 ALU2 中执行

第二周期，I1 计算完成，结果准备好写入 CDB；I2 也计算完成

第三周期，两者都要写入 CDB，发生竞争

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