k路并行寄存器溢出&&循环展开
A.
1.当三次循环展开+三个并行变量的时候
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。
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:
- 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;
- 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
- 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。
在ubuntu 32位gcc的O2级别编译后,反汇编可以看到如下的代码
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) |