三道题理解软件流水
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</body>
| 什么是软件流水 | ||||||||
| 软件流水是一种变相的循环展开，是利用不同循环间语句无相关的特点消除流水线阻塞的技术。和循环展开一样，软流水不更改程序的执行顺序和执行次数。 | ||||||||
| 第一题 | ||||||||
| 已知跳转指令有延迟槽，请将下面的循环体进行软件流水，其中(R2)=0，(R1) = 8*n。 | ||||||||
| L1: LDC1 F0,0(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| SDC1 F2,0(R1) | ||||||||
| ADDIU R1,R1,-8 | ||||||||
| BNE R1,R2,L1 | ||||||||
| NOP | ||||||||
| 1. 展开对齐，本题有2次RAW相关，故展开3次 | ||||||||
| LDC1 F0,0(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | LDC1 F0,-8(R1) | |||||||
| SDC1 F2,0(R1) | ADD.D F2,F0,F1 | LDC1 F0,-16(R1) | ||||||
| SDC1 F2,-8(R1) | ADD.D F2,F0,F1 | |||||||
| SDC1 F2,-16(R1) | ||||||||
| 2. 绿色是装入代码，蓝色排空代码，黄色是软流水循环主体，按顺序抄下来 | ||||||||
| LDC1 F0,0(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| LDC1 F0,-8(R1) | ||||||||
| L1: SDC1 F2,0(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| LDC1 F0,-16(R1) | ||||||||
| SDC1 F2,-8(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| SDC1 F2,-16(R1) | ||||||||
| 3. 加入原循环中除主体循环以外的指令 | ||||||||
| LDC1 F0,0(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| LDC1 F0,-8(R1) | ||||||||
| L1: SDC1 F2,0(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| LDC1 F0,-16(R1) | ||||||||
| BNE R2,R1,L1 | ||||||||
| ADDIU R1,R1,-8 | 这条指令下面R1的下标值统统+8 | |||||||
| SDC1 F2,0(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| SDC1 F2,-8(R1) | ||||||||
| 4. 在装入代码中加入语句保证指令顺序和数量与原循环一致 | ||||||||
| LDC1 F0,0(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| LDC1 F0,-8(R1) | ||||||||
| ADDIU R1,R1,-24 | 用特例法： n=3时，原代码会循环3次，软流水装入代码+循环主体+排空代码相当于循环展开了3次，所以n=3时软流水的跳转指令不应跳转。 为保证n=3，R1=24时，软流水的跳转指令不跳转，应在装入代码里改变R1的值让第一次跳转指令判断时R1的值为0。 由于下面的ADDIU指令被放到了延迟槽内，不会影响跳转指令判断，为保证第一次跳转指令判断时R1的值为0，应-24。 这条指令下面R1的下标值统统+24，以保证下标正确 |
|||||||
| L1: SDC1 F2,24(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| LDC1 F0,8(R1) | ||||||||
| BNE R1,R2,L1 | ||||||||
| ADDIU R1,R1,-8 | ||||||||
| SDC1 F2,24(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| SDC1 F2,16(R1) | ||||||||
| 第二题 | ||||||||
| 跳转指令没有延迟槽，延迟为一拍，请将下面的循环体进行软件流水，其中(R2)=0，(R1) = 8*n。 | ||||||||
| L1: LDC1 F0,0(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| SDC1 F2,0(R1) | ||||||||
| ADDIU R1,R1,-8 | ||||||||
| BNE R1,R2,L1 | ||||||||
| NOP | ||||||||
| 1. 展开对齐，本题有2次RAW相关，故展开3次 | ||||||||
| LDC1 F0,0(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | LDC1 F0,-8(R1) | |||||||
| SDC1 F2,0(R1) | ADD.D F2,F0,F1 | LDC1 F0,-16(R1) | ||||||
| SDC1 F2,-8(R1) | ADD.D F2,F0,F1 | |||||||
| SDC1 F2,-16(R1) | ||||||||
| 2. 绿色装入，蓝色排空，黄色软流水循环主体，按顺序抄下来 | ||||||||
| LDC1 F0,0(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| LDC1 F0,-8(R1) | ||||||||
| L1: SDC1 F2,0(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| LDC1 F0,-16(R1) | ||||||||
| SDC1 F2,-8(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| SDC1 F2,-16(R1) | ||||||||
| 3. 加入原循环中除主体循环以外的指令并调整下标值 | ||||||||
| LDC1 F0,0(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| LDC1 F0,-8(R1) | ||||||||
| L1: SDC1 F2,0(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| LDC1 F0,-16(R1) | ||||||||
| ADDIU R1,R1,-8 | 这条指令下面R1的下标值统统+8 | |||||||
| BNE R2,R1,L1 | ||||||||
| NOP | ||||||||
| SDC1 F2,0(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| SDC1 F2,-8(R1) | ||||||||
| 4. 在装入代码中加入语句保证指令顺序和数量与原循环一致，并调整下标值 | ||||||||
| LDC1 F0,0(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| LDC1 F0,-8(R1) | ||||||||
| ADDIU R1,R1,-16 | 用特例法： n=3时，原代码会循环3次，软流水装入代码+循环主体+排空代码相当于循环展开了3次，所以n=3时软流水的跳转指令不应跳转。 为保证n=3，R1=24时，软流水的跳转指令不跳转，应在装入代码里改变R1的值让第一次跳转指令判断时R1的值为0。 由于下面的ADDIU指令会-8且影响跳转指令判断，为保证第一次跳转指令判断时R1的值为0，应-16。 这条指令下面R1的下标值统统+16，以保证下标正确 |
|||||||
| L1: SDC1 F2,16(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| LDC1 F0,0(R1) | ||||||||
| ADDIU R1,R1,-8 | ||||||||
| BNE R1,R2,L1 | ||||||||
| NOP | ||||||||
| SDC1 F2,16(R1) | ||||||||
| ADD.D F2,F0,F1 | ||||||||
| SDC1 F2,8(R1) | ||||||||
| 第三题 | ||||||||
| 跳转指令有延迟槽，跳转指令的延迟为一拍，请将下面的循环体进行软件流水，其中(R1) = 0 | ||||||||
| b: LDC1 F2, 0(R1) | ||||||||
| MUL.D F4, F2, F0 | ||||||||
| LDC1 F8, 0(R2) | ||||||||
| ADD.D F6, F4, F8 | ||||||||
| SDC1 F6, 0(R2) | ||||||||
| DADDIU R1, R1, 8 | ||||||||
| DADDIU R2, R2, 8 | ||||||||
| DSGTUI R3, R1, 800 | // R1 == 800 ? R3 = 0 : R3 = 1 | |||||||
| BEQZ R3, b | ||||||||
| NOP | ||||||||
| 1. 展开对齐，本题有3次RAW相关，故展开4次，没有RAW相关的两句指令可以看成是一句 | ||||||||
| LDC1 F2, 0(R1) | ||||||||
| MUL.D
F4, F2, F0 LDC1 F8, 0(R2) |
LDC1 F2, 8(R1) | |||||||
| ADD.D F6, F4, F8 | MUL.D
F4, F2, F0 LDC1 F8, 8(R2) |
LDC1 F2, 16(R1) | ||||||
| SDC1 F6, 0(R2) | ADD.D F6, F4, F8 | MUL.D
F4, F2, F0 LDC1 F8, 16(R2) |
LDC1 F2, 24(R1) | |||||
| SDC1 F6, 8(R2) | ADD.D F6, F4, F8 | MUL.D
F4, F2, F0 LDC1 F8, 24(R2) |
||||||
| SDC1 F6, 16(R2) | ADD.D F6, F4, F8 | |||||||
| SDC1 F6, 24(R2) | ||||||||
| R2的值不影响循环次数，但是会影响循环的正确执行，所以也要跟着R1的值变化。 | ||||||||
| 2. 绿色装入，蓝色排空，黄色软流水循环主体，按顺序抄下来 | ||||||||
| LDC1 F2, 0(R1) | ||||||||
| MUL.D F4, F2, F0 | ||||||||
| LDC1 F8, 0(R2) | ||||||||
| ADD.D F6, F4, F8 | ||||||||
| LDC1 F2, 8(R1) | ||||||||
| MUL.D F4, F2, F0 | ||||||||
| LDC1 F8, 8(R2) | ||||||||
| LDC1 F2, 16(R1) | ||||||||
| b: SDC1 F6, 0(R2) | ||||||||
| ADD.D F6, F4, F8 | ||||||||
| MUL.D F4, F2, F0 | ||||||||
| LDC1 F8, 16(R2) | ||||||||
| LDC1 F2, 24(R1) | ||||||||
| SDC1 F6, 8(R2) | ||||||||
| ADD.D F6, F4, F8 | ||||||||
| SDC1 F6, 16(R2) | ||||||||
| MUL.D F4, F2, F0 | ||||||||
| LDC1 F8, 24(R2) | ||||||||
| ADD.D F6, F4, F8 | ||||||||
| SDC1 F6, 24(R2) | ||||||||
| 3. 加入原循环中除主体循环以外的指令并调整下标值 | ||||||||
| LDC1 F2, 0(R1) | ||||||||
| MUL.D F4, F2, F0 | ||||||||
| LDC1 F8, 0(R2) | ||||||||
| ADD.D F6, F4, F8 | ||||||||
| LDC1 F2, 8(R1) | ||||||||
| MUL.D F4, F2, F0 | ||||||||
| LDC1 F8, 8(R2) | ||||||||
| LDC1 F2, 16(R1) | ||||||||
| b: SDC1 F6, 0(R2) | ||||||||
| ADD.D F6, F4, F8 | ||||||||
| MUL.D F4, F2, F0 | ||||||||
| LDC1 F8, 16(R2) | ||||||||
| LDC1 F2, 24(R1) | ||||||||
| DADDIU R1, R1, 8 | 这条指令下面R1的下标值统统-8 | |||||||
| DADDIU R2, R2, 8 | 这条指令下面R2的下标值统统-8 | |||||||
| DSGTUI R3, R1, 800 | ||||||||
| BEQZ R3, b | ||||||||
| NOP | ||||||||
| SDC1 F6, 0(R2) | ||||||||
| ADD.D F6, F4, F8 | ||||||||
| SDC1 F6, 8(R2) | ||||||||
| MUL.D F4, F2, F0 | ||||||||
| LDC1 F8, 16(R2) | ||||||||
| ADD.D F6, F4, F8 | ||||||||
| SDC1 F6, 16(R2) | ||||||||
| 4. 在装入代码中加入语句保证指令顺序和数量与原循环一致，并调整下标值 | ||||||||
| LDC1 F2, 0(R1) | ||||||||
| MUL.D F4, F2, F0 | ||||||||
| LDC1 F8, 0(R2) | ||||||||
| ADD.D F6, F4, F8 | ||||||||
| LDC1 F2, 8(R1) | ||||||||
| MUL.D F4, F2, F0 | ||||||||
| LDC1 F8, 8(R2) | ||||||||
| LDC1 F2, 16(R1) | ||||||||
| DADDIU R1, R1, 24 | 用特例法： DSGTUI R3, R1, 32时，原代码会循环4次，软流水装入代码+循环主体+排空代码相当于循环展开了4次，所以DSGTUI R3, R1, 32时软流水的跳转指令不应跳转。 为保证DSGTUI R3, R1, 32时，软流水的跳转指令不跳转，应在装入代码里改变R1的值让第一次跳转指令判断时R1的值为32。 由于下面的DADDIU指令会+8且影响跳转指令判断，为保证第一次跳转指令判断时R1的值为32，应+24。 这条指令下面R1的下标值统统-24，以保证下标正确 |
|||||||
| DADDIU R2, R2, 24 | R2偏移多少不影响循环次数和正确性，可以为任意偏移值，所以本题答案不唯一 | |||||||
| b: SDC1 F6, -24(R2) | ||||||||
| ADD.D F6, F4, F8 | ||||||||
| MUL.D F4, F2, F0 | ||||||||
| LDC1 F8, -8(R2) | ||||||||
| LDC1 F2, 0(R1) | ||||||||
| DADDIU R1, R1, 8 | ||||||||
| DSGTUI R3, R1, 800 | ||||||||
| BEQZ R3, b | ||||||||
| DADDIU R2, R2, 8 | 将R2自增的指令放到延迟槽里既不会影响循环次数，也不会影响循环顺序正确性 | |||||||
| SDC1 F6, -24(R2) | ||||||||
| ADD.D F6, F4, F8 | ||||||||
| SDC1 F6, -16(R2) | ||||||||
| MUL.D F4, F2, F0 | ||||||||
| LDC1 F8, -8(R2) | ||||||||
| ADD.D F6, F4, F8 | ||||||||
| SDC1 F6, -8(R2) | ||||||||
| 软件流水题目解题步骤 | ||||||||
| 1.
展开对齐，展开次数为原循环主体RAW相关的次数加1，没有RAW相关的语句可以合并为一句 2. 根据展开对齐后的代码写出装入代码+软流水循环主体代码+排空代码 3. 加入原循环中除主体循环以外的指令并调整下标 4. 在装入代码中加入语句保证指令顺序和数量与原循环一致，用特例法得到偏移值，并调整下标 |
||||||||
