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北 京 工 业大学课程名称：高级计算机体系结构学生姓名：学号：日期：2016.11.16Tomasulo算法实验实验目的（1）加深对指令集并行性及开发的理解。（2）加深对Tomasulo算法的理解。.（3）掌握Tomulo算法在指令流出、执行、写结果各阶段对浮点操作指令以及load和store指令进行什么处理。（4）掌握采用了Tomasulo算法的浮点处理部件的结构。（5）掌握保留站的结构。（6）给定被执行代码片段，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。实验平台采用Tomasulo算法模拟器。实验内容（1）学会使用Tomasulo算法。假设浮点功能部件的延迟时间为加减法2个周期，乘法10个时钟周期，除法40个时钟 周期，load部件2个时钟周期。对于下面的代码段，给出当指令MUL.D写结果时，保留站、load缓冲器以及寄存器状态表中的内容。 L.D F6, 24(R2) L.D F2, 12(R3) MUL.D F0, F2,F4 SUB.D F8,F6,F2 DIV.D F10,F0,F6ADD.D F6,F8,F2 按步进方式执行上述代码，利用模拟器的“小三角按钮”的对比显示功能，观察每一个时钟周期前后各信息表中内容的变化情况。（2）对与上面相同的延迟时间和代码段。给出在第3个时钟周期时，保留站、load缓冲器以及寄存器状态表中的内容。步进5个时钟周期，给出这时保留站、load缓冲器以及寄存器状态表中的内容。再步进10个时钟周期，给出这时保留站、load缓冲器以及寄存器状态表中的内容。（3）假设浮点功能部件的延迟时间为加减法3个时钟周期，乘法8个时钟周期，除法40个时钟周期。自己编写一段程序（要在实验报告中给出），重复上述步骤（2）的工作。实验结果（1）①结果如下：②通过观察，Tomasulo算法可以优化计算顺序，比如本例，一旦发现数据不依赖前面的指令的结果，则先计算结果。（2）①时钟周期为3时，结果如下：②步进5个周期，即时钟周期8，其结果如下：③，再步进10个周期，即时钟周期18，其状态如下：⑶修改实验所要求的部件延迟，并执行以下操作L.D F6, 20(R2)L.D F2, 15(R3) MUL.D F0, F2,F4ADD.D F12,F2,F0SUB.D F8,F6,F2 DIV.D F10,F2,F6ADD.D F6,F8,F2?①时钟周期为3时，结果如下：②步进5个周期，即时钟周期8，其结果如下：③，再步进10个周期，即时钟周期18，其状态如下：实验分析：实际执行的指令和装载的顺序并不一致。首先是SUB.D F8,F6,F2因为F6和F2已经有值其次是ADD.D F6,F8,F2，因为其结果F6对其他指令无影响，使用变量替换F6即可其次是MUL.D F0, F2,F4，因为F0是后面指令的操作数，必须按逻辑顺序执行其次是ADD.D F12,F2,F0最后是DIV.D F10,F2,F6