k路并行寄存器溢出&&循环展开

 

k路并行寄存器溢出&&循环展开

 

 

A.

k路并行寄存器溢出&&循环展开

 

1.当三次循环展开+三个并行变量的时候

k路并行寄存器溢出&&循环展开

有三条关键路径,每条路径之间无数据相关,可以并行执行。看上去关键路径上只有一个add,整数的add延迟为1。但是我们可以仔细分析流水线上各个操作的发射时间和延迟时间,来确定每一个操作开始的时间点。

k路并行寄存器溢出&&循环展开

如下表:

循环次数

add开始时间

mull开始时间

Load1开始时间

Load2开始时间

1

mul+3=5

Load2+1=2

0

Load1+1=1

2

5+1=6<mull+3=7

Load2+1=4

2

Load1+1=3

3

7+1=8<mull+3=9

Load2+1=6

4

Load1+1=5

 

分析:

①0时刻开始第一个操作load1,花费1个周期,load1结束后时刻1开始load2

③load2结束后时刻2开始mull,  mull延迟是3个周期,在时刻5结束。

④时刻5开始add,延迟1个周期,时刻6结束

⑤问题在这里。下一个add可以在前一个add结束后的下一周起开始吗?

答案是不可以:

  1. mull发射时间是1,表明在每一个周期都可以开始一次mull,上一次mull在时刻2开始,但是第二次的load1,load2在时刻4结束。所以mull只能等load结束才能开始:时刻4;
  2. add只能在mull结束后开始,mull+3=7,因此在时刻7开始,因此平均每次add花费了2个周期
  3. 因此CPE=2.00

 

B.三路并行理想化的流水线是如上图所示的:

可以看到函数中一些常用到的变量有:i,length,xdata,ydata,sum1,sum2,sum3共7个。

 

k路并行寄存器溢出&&循环展开

在ubuntu 32位gcc的O2级别编译后,反汇编可以看到如下的代码

k路并行寄存器溢出&&循环展开

所以有6个寄存器可以用来暂时存放运算数据。如果频繁使用到的变量较多,会导致寄存器溢出到栈,程序的效率大大降低。

变量

i

xdata

ydata

Sum1

Sum2

Sum3

length

中间结果

存储位置

eax

ecx

ebx

ebp

edi

esi

(esp)

edx

 

四次循环展开的流水线图:

函数中一些常用到的变量有:i,length,xdata,ydata,sum共5个。可以从汇编代码中看出,所有常用的变量都存储在了寄存器中。

 

变量

i

xdata

ydata

Sum

中间结果1

中间2

length

存储位置

eax

ecx

edx

esi

edi

ebx

(esp)

k路并行寄存器溢出&&循环展开 

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