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私の提出レポート(PDF:47KB)
2004 年度コンピュータハードウェアレポート課題 工学部システム創成学科シミュレーションコース 4年 30777 梅城 崇師 以下のプログラムを図 6.14 のプロセッサで実行したときの挙動をクロックごとに記せ 1. mul r1, r2, r3 2. add r4, r1, r5 3. add r5, r6, r7 4. add r4, r8, r9 5. add r10, r4, r11 6. add r12, r10, r13 問題を解くために、条件を以下のように設定する。 ・ ALU と乗算ユニットが2個並列に配置されている ・ フェッチ等も同時に2命令可能である ・ ALU にかかる時間は1クロック、乗算ユニットにかかる時間は3クロックである ・ レジスタファイルは4出力2入力とする 第1クロック PC 命令レジスタ 命令キャッシュ mul r1, r2, r3 マッピングテーブル r1 r2 r3 r4 add r4, r1, r5 r5 r6 r7 r8 r9 r10 r11 r12 r13 リネーム後の命令 レジスタファイル 集中型命令ウィンドウ タグ 演算器 命令 ALU MUL 演算器群 1. mul r1, r2, r3 F -R -D1-D2-E1-E2-E3-W 2. add r4, r1, r5 F -R -D1-×-×-×-D2-E -W 3. add r5, r6, r7 -F -R -D1-D2-E -W 4. add r4, r8, r9 -F -R -D1-D2-E -W 5. - -F -R -D1-D2-E -W - -F -R -D1-×-D2-E -W add r10, r4, r11 6. add r12, r10, r13 第2クロック PC 命令レジスタ 命令キャッシュ add r5, r6, r7 マッピングテーブル リネーム後の命令 add r4, r8, r9 r1 r2 r3 r4 r5 R1 R2 R3 R4 R5 mul R1, R2, R3 r6 r7 r8 r9 r10 r11 r12 r13 add R4, R1, R5 レジスタファイル 集中型命令ウィンドウ タグ 演算器 命令 ALU MUL 演算器群 1. mul r1, r2, r3 F -R -D1-D2-E1-E2-E3-W 2. add r4, r1, r5 F -R -D1-×-×-×-D2-E -W 3. add r5, r6, r7 -F -R -D1-D2-E -W 4. add r4, r8, r9 -F -R -D1-D2-E -W 5. - -F -R -D1-D2-E -W - -F -R -D1-×-D2-E -W add r10, r4, r11 6. add r12, r10, r13 第3クロック PC 命令レジスタ 命令キャッシュ add r10, r4, r11 マッピングテーブル リネーム後の命令 add r12, r10, r13 r1 R2 r3 r4 r5 r6 r7 r8 R9 R1 R2 R3 R15 R14 R6 R7 R8 R9 add R14, R6, R7 r10 r11 r12 r13 add R15, R8, R9 レジスタファイル 集中型命令ウィンドウ タグ 演算器 命令 MUL mul R1, R2, R3 ALU add R4, R1, R5 ALU MUL 演算器群 1. mul r1, r2, r3 F -R -D1-D2-E1-E2-E3-W 2. add r4, r1, r5 F -R -D1-×-×-×-D2-E -W 3. add r5, r6, r7 -F -R -D1-D2-E -W 4. add r4, r8, r9 -F -R -D1-D2-E -W 5. - -F -R -D1-D2-E -W - -F -R -D1-×-D2-E -W add r10, r4, r11 6. add r12, r10, r13 第4クロック PC 命令キャッシュ 命令レジスタ マッピングテーブル リネーム後の命令 r1 R2 r3 r4 r5 r6 r7 r8 R9 r10 r11 r12 r13 R1 R2 R3 R15 R14 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 add R10, R15, R11 add R12, R10, R13 レジスタファイル 集中型命令ウィンドウ タグ 演算器 命令 ○ MUL mul R1, R2, R3 × ALU add R4, (R1), R5 ALU add R14, R6, R7 ALU add R15, R8, R9 ALU MUL 演算器群 1. mul r1, r2, r3 F -R -D1-D2-E1-E2-E3-W 2. add r4, r1, r5 F -R -D1-×-×-×-D2-E -W 3. add r5, r6, r7 -F -R -D1-D2-E -W 4. add r4, r8, r9 -F -R -D1-D2-E -W 5. - -F -R -D1-D2-E -W - -F -R -D1-×-D2-E -W add r10, r4, r11 6. add r12, r10, r13 第5クロック PC 命令キャッシュ 命令レジスタ マッピングテーブル r1 R2 r3 r4 r5 r6 r7 r8 R9 r10 r11 r12 r13 R1 R2 R3 R15 R14 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 リネーム後の命令 レジスタファイル 集中型命令ウィンドウ タグ 演算器 命令 × ALU add R4, (R1), R5 ○ ALU add R14, R6, R7 ○ ALU add R15, R8, R9 ALU add R10, R15, R11 ALU add R12, R10, R13 ALU MUL 演算器群 mul R1, R2, R3 1. mul r1, r2, r3 F -R -D1-D2-E1-E2-E3-W 2. add r4, r1, r5 F -R -D1-×-×-×-D2-E -W 3. add r5, r6, r7 -F -R -D1-D2-E -W 4. add r4, r8, r9 -F -R -D1-D2-E -W 5. - -F -R -D1-D2-E -W - -F -R -D1-×-D2-E -W add r10, r4, r11 6. add r12, r10, r13 第6クロック PC 命令キャッシュ 命令レジスタ マッピングテーブル r1 R2 r3 r4 r5 r6 r7 r8 R9 r10 r11 r12 r13 R1 R2 R3 R15 R14 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 リネーム後の命令 レジスタファイル 集中型命令ウィンドウ 演算器群 タグ 演算器 命令 × ALU add R4, (R1), R5 ○ ALU add R10, R15, R11 × ALU add R12, (R10), R13 ALU MUL add R14, R6, R7 mul R1, R2, R3 add R15, R8, R9 1. mul r1, r2, r3 F -R -D1-D2-E1-E2-E3-W 2. add r4, r1, r5 F -R -D1-×-×-×-D2-E -W 3. add r5, r6, r7 -F -R -D1-D2-E -W 4. add r4, r8, r9 -F -R -D1-D2-E -W 5. - -F -R -D1-D2-E -W - -F -R -D1-×-D2-E -W add r10, r4, r11 6. add r12, r10, r13 第7クロック PC 命令キャッシュ 命令レジスタ マッピングテーブル r1 R2 r3 r4 r5 r6 r7 r8 R9 r10 r11 r12 r13 R1 R2 R3 R15 R14 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 リネーム後の命令 レジスタファイル 集中型命令ウィンドウ タグ 演算器 命令 ○ ALU add R4, R1, R5 ○ ALU add R12, R10, R13 R14 R15 演算器群 ALU MUL add R10, R15, R11 mul R1, R2, R3 1. mul r1, r2, r3 F -R -D1-D2-E1-E2-E3-W 2. add r4, r1, r5 F -R -D1-×-×-×-D2-E -W 3. add r5, r6, r7 -F -R -D1-D2-E -W 4. add r4, r8, r9 -F -R -D1-D2-E -W 5. - -F -R -D1-D2-E -W - -F -R -D1-×-D2-E -W add r10, r4, r11 6. add r12, r10, r13 第8クロック PC 命令キャッシュ 命令レジスタ マッピングテーブル r1 R2 r3 r4 r5 r6 r7 r8 R9 r10 r11 r12 r13 R1 R2 R3 R15 R14 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 リネーム後の命令 レジスタファイル 集中型命令ウィンドウ タグ 演算器 命令 R10 R1 ALU 演算器群 MUL add R4, R1, R5 add R12, R10, R13 1. mul r1, r2, r3 F -R -D1-D2-E1-E2-E3-W 2. add r4, r1, r5 F -R -D1-×-×-×-D2-E -W 3. add r5, r6, r7 -F -R -D1-D2-E -W 4. add r4, r8, r9 -F -R -D1-D2-E -W 5. - -F -R -D1-D2-E -W - -F -R -D1-×-D2-E -W add r10, r4, r11 6. add r12, r10, r13 第9クロック PC 命令キャッシュ 命令レジスタ マッピングテーブル r1 R2 r3 r4 r5 r6 r7 r8 R9 r10 r11 r12 r13 R1 R2 R3 R15 R14 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 リネーム後の命令 レジスタファイル 集中型命令ウィンドウ タグ 演算器 命令 R4 R12 ALU MUL 演算器群 1. mul r1, r2, r3 F -R -D1-D2-E1-E2-E3-W 2. add r4, r1, r5 F -R -D1-×-×-×-D2-E -W 3. add r5, r6, r7 -F -R -D1-D2-E -W 4. add r4, r8, r9 -F -R -D1-D2-E -W 5. - -F -R -D1-D2-E -W - -F -R -D1-×-D2-E -W add r10, r4, r11 6. add r12, r10, r13