simulador-pipeline

Objetivos

• Comprovar a melhora de desempenho do processador com a utilização de um mecanismo de predição e reforçar os conceitos de pipeline.

Instruções Suportadas:

ADD , ADDI, SUB, SUBI, BEQ, B

Banco de registradores

• 32 registradores inicializados com '0' em todas as posições

Mecanismo de predição

• indica qual a próxima instrução a ser buscada
  • em caso de instruções condicionais, o compilador não sabe que caminho o código vai seguir antes de ele ser realmente executado, então o mecanismo de predição vai auxiliar nisso)
• na etapa de fetch (busca) identifica se é uma instrução condicional

Mecanismo de verificação do acerto da instrução

• quando chegar uma instrução condicional na etapa execute, é feita a verificação se ela é ou não tomada
• se foi tomada, a tabela é atualizada
• se ela não foi tomada, a tabela é atualizada e a instrução é marcada como inválida

Possibilidade de desabilitar a instrução

• Por default, a predição é habilitada
• Foi adicionado o parâmetro isPredictionEnabled

Como executar a solução

npm start

Comparação da execução do pipeline

Sem predição:

• Total cycles: 176
• Valid instructions: 109 (61,9%)
• Invalid instructions: 67

Com predição:

• Total cycles: 128
• Valid instructions: 109 (85,1%)
• Invalid instructions: 19

Com a predição, resultou em:

• 48 ciclos, referentes às instruções inválidas, a menos (27,3% dos ciclos sem predição)

Executando o seguinte código no DrMips com o pipeline.cpu:

addi $t2, $t0, 2
addi $t3, $t0, 10
addi $t4, $t0, 10
nop
nop
nop
beq $t0, $t3, 5
addi $t3, $t3, -1 # *
addi $t1, $t0, 1
addi $t2, $t0, 1
b -5 # **
beq $t0, $t4, 5
addi $t4, $t4, -1 # *
addi $t1, $t0, 1
addi $t2, $t0, 1
b -5 # **
nop

Para compatibilização com o DrMips:

• (*) Estava convertendo incorretamente a pseudo-instrução 'subi'
• (**) O branch retroativo ainda incrementa o pc em uma instrução

As estatísticas resultantes foram as seguintes: