实验二加法乘法静态多功能流水线调度一．实验目的：1、掌握静态多功能流水线指令调度的方式。2、理解重构指令序列对指令执行性能的影响，3、了解在处理机中指令调度的一般方式。二．实验内容：（一）给定要执行的任务和执行该任务的流水线结构流水线的调度方式能够提高任务的并行度，但是针对不同的任务，由于相关的存在，其并行度的提高是不一致的。在开始程序设计前，我们首先要给定所要完成的任务：这里我们使用矩阵点积运算任务，aibi。n的数值可以变化，通过变换n的值用同一程序进行多次模拟。给定流水线：流水线分五个步骤，每个步骤的执行时间均为一个单位时间；其中1-2-3-5组成加法流水线，1-4-5组成乘法流水线。加法和乘法不能同时执行（二）对任务进行分解对于静态多功能流水线，由于在流水线中同时只能有一种操作的指令，因此在任务分解中首先要把相同类型的指令集中起来执行。显然乘法的结果是加法计算的源数据，因此先执行乘法后执行加法。加法和乘法不同时执行，因此虽然是一个加法乘法多功能流水线，把它分成两个单独的加法和乘法流水线看待是可以的。（三）任务分解程序模拟的思路首先，Ai是对称的，Ai和Aj都是一个源操作，任意更换其相对位置，计算的结果是不变的，对Bi也是同样，但是乘法运算只能是Ai×Bi。因此，我们必须把Ai和Bi分开存放，且只能将下标相同的两个数据配对进行乘法，而加法的所有源数据是完全对称的，可以按照实验一的方式处理。对于乘法，对应两个源阵列，每次从两个原矩阵的对列中各取出一个源数据，送入乘法器。计算的结果送入加法器的源数据队列。加法器的源数据队列初始为空，乘法器的源数据队列初始分别放入A1－An和B1－Bn。（四）加法流水线的设计12354XY加法流水线分为四个步骤，每个步骤时间花费是一个单位时间。模拟程序的目的是为了计算总的执行时间，因此对于每个步骤执行的功能并不需要关心。为此设计一个总步数为4步的加法器，接收两个输入数据，经过4个时间片，输出加法的结果。时间片可以用定时器来模拟。（五）乘法流水线的设计乘法流水线分为三个步骤，每个步骤时间花费是一个单位时间。模拟程序的目的是为了计算总的执行时间，因此对于每个步骤执行的功能并不需要关心。为此设计一个总步数为三步的加法器，接收两个输入数据，经过3个时间片，输出加法的结果。时间片可以用定时器来模拟。（五）程序设计程序应包括三个队列，一个加法类，一个乘法类，一个定时器，一个输出对话框。两个乘法队列用于存放源数据，一开始将A1－An和B1-Bn分别放入两个乘法队列。启动定时器，每一个时间片从两个乘法队列中各取出一个源数据，送入乘法器（可以通过调用乘法器中接口函数，把源数据作为参数传入）。构造乘法器类，可以考虑用一个长度对3的执行队列来模拟3个步骤，每个时间片将队列的数据依次下压一格，队列尾的数据进行加法计算并将结果压入加法器源数据队列。构造加法器类，可以考虑用一个长度对4的执行队列来模拟4个步骤，每个时间片将队列的数据依次下压一格，队列尾的数据进行加法计算并将结果压入加法器源数据队列。当乘法源队列为空且乘法器的执行队列也为空（所有乘法执行完毕）时乘法运算结束，乘法运算结束后开始加法运算，设计方式参照实验一。用一个记数值表示时间开销，每个时间片对该记数值加1。当加法源队列只剩一个数据且加法器的执行队列为空时，整个程序结束，记数器的值就是任务执行的总体时间花费。（五）多次模拟可以通过循环的方式对n从4－20进行循环，将每次模拟运行的时间开销值在对话框中显示出来。如果可能将结果打印。三．实验要求：实验前要做好充分准备，包括对开发环境的了解，程序设计的思路，以及输出的格式。四．调试步骤1．编辑源程序，建立一个基于对话框的VC工程.2．创建队列、定时器、加法器类、乘法器类，确定程序流程。3．创建显示对话框。4．编码、编译、调试。五．时空图模拟用时空图模拟计算执行任务所花费的时间。六．结果对比对比程序模拟和时空图模拟的结果，如果应该是一致的。七、实验报告：1、程序说明。说明程序的设计、数据结构、类。2、画出程序框图。3、写出源程序清单和执行结果。
