templates/Labv14.cpp

/*                 Лабораторная работа 14
       Объединение команд для их параллельного  выполнения
		   (оптимизация уровня команд)
	 */

#include <stdio.h>
#include <conio.h>
void NullProc(void){}
void ExTime(void (*PP)(void))
{
   long far* pTime = (long*)0x46C;  //счетчик тиков
   long Time0, Time1, Time2, i;

   void (*NP)(void);
   NP = NullProc;
   Time0 = *pTime;
   for (i = 1; i<1000000L; i++)
   {
       NP();
       NP();
       NP();
       NP();
       NP();
       NP();
       NP();
       NP();
       NP();
       NP();
   }
   Time1 = *pTime;
   for (i = 1; i<1000000L; i++)
   {
       PP();
       PP();
       PP();
       PP();
       PP();
       PP();
       PP();
       PP();
       PP();
       PP();
   }
   Time2 = *pTime;
   Time2 = (((Time2 - Time1) - (Time1 - Time0))*(6553500L/1193180L));
   printf("%ld  нс\n",Time2);
}
void P1(void)   //регистровые зависимости имеются
{
    asm{
	 mov ax,bx
	 mov dx,ax
	 stc
	 adc bx,cx
	 stc
	 sbb dx,ax

	 add ax,bx
	 mov cx,ax
	 sub dx,bx
	 mov bx,dx
       }
}
void P2(void)   //регистровые зависимости устранены
{
    asm{


		}
}
void P3(void)    //другие причины неспаренности
{
    asm{
	 mov cl,3       //непосредственный операнд
	 inc bx
	 mov cl,3
	 dec bx
	 mov cl,3
	 inc bx
	 mov cl,3
	 dec bx

	 inc bx        //команды сдвига с cl в качестве счетчика
	 ror ax,cl
	 dec bx
	 rol ax,cl

	 inc dx        //команды с префиксами м. б. в U - конвейере
	 mov ax,ds:[bx]
	 mov ax,ss:[bx]
	 mov ax,es:[bx]
	 mov ax,cs:[bx]
	 mov cl,3
	 mov cl,3
	 mov cl,3
	 dec dx

	 inc dx         //команды сдвига м. б. в U - конвейере
	 ror ax,1
	 rol ax,1
	 dec dx
       }
}
void P4(void)    //причины неспаренности устранены
{
    asm{

       }
}
void main(void)
{
    clrscr();
    printf("Program1 - регистровые зависимости имеются\n");
    ExTime(P1);
    printf("Program2 - регистровые зависимости устранены\n");
    ExTime(P2);
    printf("Program3 - другие причины неспаренности\n");
    ExTime(P3);
    printf("Program4 - причины неспаренности устранены\n");
    ExTime(P4);
    getch();
}

//Задание
// 1. Устраните причины неспаренности команд.
// 2. Определите и объясните время выполнения фрагментов программ.
//
/*          ПРАВИЛА ОБЪЕДИНЕНИЯ КОМАНД
Процессор Pentium может выполнять одну или две команды в каждом
такте. Для выполнения в процессоре одновременно двух команд они
должны удовлетворять следующим условиям:

-обе команды в паре обязаны быть <простыми> в смысле, определенном
ниже;
-между ними не должно быть регистровых зависимостей типа чтение- после-
записи или запись-после-записи (read-after-write or write-after-wnte) ,
-ни одна из команд не может содержать смещение (displacement) и
непосредственный операнд;
-команды с префиксами (за исключением OF в командах перехода JCC)
могут встречаться только в U-конвейере.
    Под простыми командами понимаются команды, управление
выполнением которых осуществляется аппаратно, без использования
микрокоманд, и которые реализуются за один такт. Исключением являются
команды ALU mem, reg и ALU reg, mem, требующие трех и двух тактов для
выполнения соответственно. Специальные аппаратные средства
используются для их выполнения как простых команд. Следующие
целочисленные команды рассматриваются в качестве простых и могут быть
спарены:
-mov reg, reg/mem/imnl
-mov mem, reg/imm     (команды передачи) ;
-alu reg, reg/mero/imm (команды арифметических
- alu meln , reg/ imm      и логических операций) ;
- inc reg/mem                (команды инкремента,
- dec reg/mem               (декремента) ;
-push reg/mem             (команды обращения
- pop reg                      (к стековой памяти) ;
-lea reg,mem            (команды загрузки сегментных регистров) ;
-jmp/call/jcc near         (команды передачи управления) ;
-nор                             (пустая команда) .
     Команды безусловной и условной передач управления могут
о6ьединяться в пары, если они встречаются в качестве вторых команд в паре.
Они не могут быть спарены со следующей последовательной командой. Также
команды SHIFT/ROT со сдвигом на один разряд и SHIFT  на произвольное
число разрядов могут спариваться только как первые ( команды в паре).
		       Регистровые зависимости
   Регистровые зависимости, запрещающие спаривание команд, включают
неявные зависимости через регистры или флаги, не указанные в команде.
Все виды зависимостей по данным могут быть классифицированы по
типу ассоциаций: RAR - "чтение после чтения", WAR - "запись после чтения" и
WAW - "запись после записи", RAW - "чтение после записи". Некоторые из
зависимостей по данным могут быть устранены. RAR, по сути дела,
соответствует отсутствию зависимостей, поскольку в данном случае порядок
выполнения команд не имеет значения. Действительной зависимостью является
только "чтение после записи" (RAW), так как необходимо прочитать
предварительно записанные новые данные, а не старые.
    Лишние зависимости по данным появляются в результате "записи после
чтения" (WAR) и "записи после записи" (WAW). Зависимость WAR состоит в
том, что команда должна записать новое значение в ячейку памяти или регистр,
из которых должно быть произведено чтение. Лишние зависимости появляются
по нескольким причинам: не оптимизированный программный код, ограничение
количества регистров, стремление к экономии памяти, наличие программных
циклов.

*/