計算機系統(tǒng)結構電子教案(1)-wenkub.com
2025-05-06 16:33 本頁面
【正文】 此題如果不先作規(guī)范化，則結論是 “ 存在循環(huán)攜帶相關 ” 。 進行規(guī)范化后的修改循環(huán)代碼為 for (i=1。 GCD判則失敗的例子 計算機系統(tǒng)結構 26 在使用 GCD測試之前，必須先對這段代碼進行 “ 規(guī)范化 ” —— 修改下標從 1開始 （不必要？） ，而且每次循環(huán)后增加 1（ Hennessy教材 3版第 4章）。將 b和 d互換后也一樣（這時 (db) = +12） 6j+1 = 1， 7， 13， 19， 25， 31， 37， 43， 49， … 9k+13 = 13， 22， 31， 40， 49， 58， 67， 76， 85， … GCD判則成功的例子 計算機系統(tǒng)結構 24 例： 4j+1與 2k+4是否滿足 GCD判則？ 解： GCD(c,a) = 2 ， (db) = 3，不能整除，不存在存儲別名 驗證： 對取值 j = 0， 1， 2， … 和 k = 0， 1， 2， … ，有 4j+1 = 1， 5， 9， 13， 17， 21， 25， 29， 33， … 2k+4 = 4， 6， 8， 10， 12， 14， 16， 18， 20， … 未發(fā)現(xiàn) 存儲別名。k+d ?判則 ?如果 GCD(c,a)可以整除 (db)，可能存在存儲別名（疑似相關） ?如果 GCD測試的結果為假（不能整除），一定不存在存儲別名 判則 之所以說 “ 可能存在 ” ，是因為目標程序在運行中， j、 k的實際取值范圍也可能到不了滿足 aj+c] ? 非仿射數(shù)組：例如 A[B[i]] 2. 存儲別名導致的隱式相關（ GCD判則） 計算機系統(tǒng)結構 22 ?GCD判則（最大公因數(shù)， Greatest Common Divisor） ?問題 ?給定一維數(shù)組 A[m:n]和任意整數(shù) j、 k（ m≤j ， k≤n ），地址表達式 A[a B[101]=C[100]+D[100]。 B[100]=C[99]+D[99]。 A[4]=A[4]+B[4]。 A[3]=A[3]+B[3]。 A[2]=A[2]+B[2]。 （循環(huán)外） A[1]=A[1]+B[1]。 /*原來的 S1*/ } B[101]=C[100]+D[100]。 for(i=1。i=100。實際上無語句可調(diào)。 /*S1， 來自第 1個迭代 */ B[i+1]=B[i]+A[i+1]。 /*S2*/ B[i+2]=B[i+1]+A[i+2]。 /*S2*/ } 假設數(shù)組 A、 B和 C中所有元素的存儲地址都互不相同，請問語句 S1與 S2之間存在哪些數(shù)據(jù)相關？ 解： (1) 循環(huán)迭代內(nèi)相關： 藍色箭頭 ； (2) 循環(huán)攜帶相關： 紅色箭頭 。 開發(fā)更多的指令級并行 計算機系統(tǒng)結構 17 for(i=1。對編譯之前的 源代碼 進行識別、優(yōu)化更容易。若 R1≠R2 ， 循環(huán) F16, 8(R1) 。x[i] ← F4 （ 存結果） F8, 8(R1) 。F4 ← F0 + F2 F8, F6, F2 。F0 ← x[i] （ 取數(shù)） F6, 8(R1) 。R1 ← R1 4 8（ 指針前移 4個數(shù)） BNE R1, R2, Loop 。x[i2] ← F12 （ 存結果） F14, 24(R1) 。F8 ← F6 + F2 F8, 8(R1) 。F0 ← x[i] （ 取數(shù)） F4, F0, F2 。假設原循環(huán)次數(shù)是 4的整倍數(shù)。 基本指令調(diào)度及循環(huán)展開 計算機系統(tǒng)結構 7 (2) 調(diào)度、延遲分支后的相關鏈分析 (注意 offset值 )： 代碼性能：每輪循環(huán)完成 1個浮點元素運算，需 6拍，其中 1拍是空轉。i0。 (2) 相關浮點指令之間的停頓：浮點數(shù)在 “ 執(zhí)行 ” 段需 4拍，其它段為 1拍。 計算機系統(tǒng)結構 1 第 6章 指令級并行軟件方法 （ 指令級，多發(fā)射或亂序執(zhí)行，靜態(tài)調(diào)度） 本章學習由軟件（即編譯程序）實現(xiàn)的指令級并行方法，主要內(nèi)容是如何修改、優(yōu)化已編譯完的目標程序，以減少指令間沖突造成的停頓，縮短程序執(zhí)行時間。兩條相關的浮點指令之間的最少停頓周期數(shù)如下表（即教材 P153表 ） ? 第 6章采用的流水線模型 產(chǎn)生結果的指令 使用結果的指令 停頓（周期數(shù)） 浮點計算 另一個浮點計算 3
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