动态调度4-2
智能RGV的动态调度策略模型
智能RGV的动态调度策略模型周正昱【摘要】本文针对智能RGV的动态调度策略问题,针对不同情况建立合理的模型.并依据所给条件使用运筹学,MATLAB等知识给出一定的算法,得出与问题相关的结论.智能RGV的动态调度策略问题可以归结为在一定条件下使得调度时间与CNC利用率达到最优的动态规划模型.本文共分为两个问题,需要建立两个彼此相关,层层递进的动态规划模型,从而找到较优的调度策略,使该系统在连续工作8小时所生产的物料最多.【期刊名称】《南方农机》【年(卷),期】2018(049)023【总页数】3页(P55-56,66)【关键词】智能加工系统;RGV动态调动模型;动态规划;状态转移方程【作者】周正昱【作者单位】山东农业大学信息科学与工程学院,山东泰安271018【正文语种】中文【中图分类】TP181 智能加工系统1.1 智能加工系统的组成智能加工系统由8台计算机数控机床（Computer Number Controller，CNC）、1 辆轨道式自动引导车（Rail Guide Vehicle，RGV）、1条RGV直线轨道、1条上料传送带、1条下料传送带等附属设备组成的。
RGV是一种无人驾驶、能在固定轨道上自由运行的智能车。
它根据指令能自动控制移动方向和距离，并自带一个机械手臂、两只机械手爪和物料清洗槽，能够完成上下料及清洗物料等作业任务。
具体智能加工系统的示意图如图1。
图1 智能加工系统示意图1.2 智能加工系统的工作原理1）初始状态：智能加工系统通电启动后，RGV在CNC1#和CNC2#正中间的初始位置，所有CNC都处于空闲状态。
2）上下料：处于空闲状态的CNC向RGV发出上料需求信号，RGV在收到某CNC的需求信号后，它会自行确定该CNC的上下料作业次序，并依次按顺序为其上下料作业。
3）清洗作业：在RGV为某CNC完成一次上下料作业后，就会转动机械臂，将一只机械手上的熟料移动到清洗槽上方，进行清洗作业。
第4章Computer Systems Architecture
输出相关（F6） 导致WAW冲突
▲
22/134
Computer Systems Architecture
消除名相关
4.2 指令的动态调度
引入两个临时寄存器S和T 把这段代码改写为： DIV.D ADD.D S.D SUB.D MUL.D F0，F2，F4 S，F0，F8 S，0（R1） T，F10，F14 F6，F10，T 两个F6都换名为S
▲
2/134
Computer Systems Architecture 4.1 指令级并行
4.1.1 指令级并行的概念
几乎所有的处理机都利用流水线来使指令重叠并
行执行，以达到提高性能的目的。这种指令之间 存在的潜在并行性称为指令级并行。
（ILP：Instruction-Level Parallelism）
本章研究：如何通过各种可能的技术，获得更多
的指令级并行性。
硬件＋软件技术
必须要硬件技术和软件技术互相配合，才能够最大 限度地挖掘出程序中存在的指令级并行。
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Computer Systems Architecture
1. 流水线处理机的实际CPI
4.1 指令级并行
理想流水线的CPI加上各类停顿的时钟周期数：
4.2 指令的动态调度
IBM 360体系结构只有4个双精度浮点寄存器，限
制了编译器调度的有效性。
360/91的访存时间和浮点计算时间都很长。
（也是Tomasulo算法要解决的问题）
3. 寄存器换名可以消除WAR冲突和WAW冲突。
考虑以下代码：
反相关（F8） 导致WAR冲突 DIV.D ADD.D S.D SUB.D MUL.D F0，F2，F4 F6，F0，F8 F6，0（R1） F8，F10，F14 F6， F10，F8
建立项目动态调整和调度机制
建立项目动态调整和调度机制文章标题：深入探讨：建立项目动态调整和调度机制的重要性一、引言在项目管理中，建立项目动态调整和调度机制是至关重要的。
这一机制可以帮助项目团队在变化多端的环境中作出及时反应，并保证项目目标的顺利实现。
本文将从深度和广度的角度探讨建立项目动态调整和调度机制的重要性，并分享个人的观点和理解。
二、项目动态调整和调度机制的必要性1. 适应变化：在项目执行过程中，难免会遇到各种变化，如市场需求变化、技术进步、资源限制等。
建立动态调整和调度机制可以帮助项目团队及时应对这些变化，保证项目的顺利进行。
2. 最大化资源利用：项目的资源是有限的，而变化的环境需要灵活调配资源。
动态调整和调度机制可以帮助项目团队最大化地利用有限的资源，提高项目的效率。
3. 实现项目目标：项目的目标往往是动态的，需要根据实际情况进行调整。
建立动态调整和调度机制可以帮助项目团队不断优化目标，确保项目朝着正确的方向发展。
4. 提高项目成功率：调查数据显示，拥有灵活的动态调整和调度机制的项目更容易取得成功。
这一机制可以帮助项目团队及时发现并解决问题，降低项目失败的风险。
5. 适应复杂项目环境：现代项目往往面临复杂多变的环境，需要项目团队具备灵活的应变能力。
建立动态调整和调度机制可以帮助项目团队应对挑战，保持项目的稳定和可持续发展。
三、建立项目动态调整和调度机制的实施步骤1. 规划阶段：在项目规划阶段，需要充分考虑项目的动态调整和调度需求，明确相关的流程和制度。
2. 沟通与协调：项目团队成员之间需要建立良好的沟通与协调机制，及时共享信息、协商决策，确保项目的灵活性和敏捷性。
3. 监控与评估：建立监控与评估机制，及时发现问题，评估影响，制定调整方案，保证项目的正常进行。
4. 培训与能力建设：项目团队的能力和素质是灵活调整与调度的基础，因此需要进行培训与能力建设，提高团队应变能力。
5. 不断优化：动态调整和调度机制是一个持续优化的过程，需要不断地总结经验、改进制度，逐步完善机制。
车辆调度的方法
车辆调度的方法
车辆调度的方法主要包括以下几种：
1. 循环调度：所有车辆按照相同的顺序进行循环调度，每个车辆在完成一个任务后返回出发点，然后再被分配下一个任务。
2. 动态调度：根据实时的交通信息和车辆状态进行调度，可以有效地应对突发情况，提高车辆的利用率。
3. 静态调度：预先制定好车辆的路线和任务计划，一旦确定就不再改变。
4. 混合调度：结合静态调度和动态调度的方法，车辆按照预定的路线和任务计划运行，但在需要时可以调整路线或任务。
5. 智能调度：利用先进的计算机技术和人工智能算法进行调度，可以优化车辆的路线和任务分配，提高运输效率。
以上方法各有优缺点，可以根据实际情况选择适合的方法进行车辆调度。
第四章 TD-LTE空中接口协议规范
第四章 TD-LTE空中接口协议规范4.1 空中接口结构概述空中接口是指终端与接入网之间的接口，简称Uu口，通常也成为无线接口。
在TD-LTE中，空中接口是终端和eNodeB之间的接口。
空中接口协议主要是用来建立、重配置和释放各种无线承载业务的。
空中接口是一个完全开放的接口，只要遵守接口规范，不同制造商生产的设备就能够互相通信。
空中接口协议栈主要分为三层两面，三层是指物理层、数据链路层、网络层，两面是指控制平面和用户平面。
从用户平面看，主要包括物理层、MAC层、RLC层、PDCP 层，从控制平面看，除了以上几层外，还包括RRC层，NAS层。
RRC协议实体位于UE和ENB网络实体内，主要负责对接入层的控制和管理。
NAS控制协议位于UE和移动管理实体MME内，主要负责对非接入层的控制和管理。
空中接口协议栈具体结构如图4-1和4-2所示。
层2（MAC层、RLC层、PDCP层）各层具体功能将在后面几节中描述。
4-1空中接口用户面协议栈结构4-2空中接口控制面协议栈结构4.2 信道的定义和映射关系TD-LTE沿用了UMTS里面的三种信道，逻辑信道，传输信道与物理信道。
从协议栈的角度来看，物理信道是物理层的，传输信道是物理层和MAC层之间的，逻辑信道是MAC层和RLC层之间的，它们的含义是：（1）逻辑信道，传输什么内容，比如广播信道（BCCH），也就是说用来传广播消息的；（2）传输信道，怎样传，比如说下行共享信道DL-SCH，也就是业务甚至一些控制消息都是通过共享空中资源来传输的，它会指定MCS，空间复用等等方式，也就说是告诉物理层如何去传这些信息；（3）物理信道，信号在空中传输的承载，比如PBCH，也就是在实际的物理位置上采用特定的调制编码方式来传输广播消息了。
4.2.1 物理信道物理层位于无线接口协议的最底层，提供物理介质中比特流传输所需要的所有功能。
物理信道可分为上行物理信道和下行物理信道。
TD-LTE定义的下行物理信道主要有如下6种类型：（1） 物理下行共享信道（PDSCH）：用于承载下行用户信息和高层信令。
如何设计调度方案
如何设计调度方案在现代企业或生产流程中，为了最大限度地利用资源和提高效率，调度方案变得越来越重要。
因此，一个优秀的调度方案将是一个组织或生产流程成功的关键之一。
本文将介绍如何设计一个高效的调度方案。
1. 定义调度目标一个成功的调度方案必须始终与公司或工厂的目标保持一致。
在设计调度方案时，您应该首先确定以下目标：•确定需要生产的产品类型和数量•确定生产的时间要求•确定生产所需的人力资源•确定需要使用的设备和材料•确定生产成本和利润目标2. 确定调度策略确定调度策略是设计良好的调度方案的核心。
根据公司或工厂中所生产的产品类型和数量，考虑以下策略：2.1 静态调度静态调度是在生产期间不会发生任何变化的策略。
在这种策略下，有一个固定的生产计划和一套固定的操作程序，通常基于设定的目标和任务。
2.2 动态调度动态调度是在生产期间可能会发生变化的策略。
它允许在生产过程中进行灵活的调整，以确保生产标准得到遵守。
3. 确定调度程序一旦选择了调度策略，接下来的步骤是确定适当的调度程序。
3.1 计划调度程序制定日程表、考虑资源利用率，计划所有到岗工人的准确时间和机器的准确停机时间。
3.2 运行调度程序确保设备正常工作，考虑生产过程中可能出现的问题，例如设备故障、工人缺席等。
3.3 监控调度程序维护生产计划，确保生产规范和执行监视目标。
4. 度量调度质量在设计调度程序时，我们需要确定一些度量标准，以确定调度质量和成功度。
以下是一些常用的指标：•生产效率：衡量在一定时间内生产的产量。
•生产速度：衡量制造过程中所用的时间。
•工人效率：衡量工人运用能力和工作的时间。
•生产排程准确度：衡量生产计划的精准度。
5. 调度方案的不断优化一旦实施了调度方案，就可以开始对其效果进行评估。
发现问题并做出必要的改进以提高调度质量。
例如，开展生产过程中瓶颈的分析、制定应急计划等等。
结论在设计调度方案时，必须始终保持目标一致并采用适当的调度策略和程序。
动态优先权进程调度算法模拟实验报告
动态优先权进程调度算法模拟实验报告动态优先权调度算法是一种动态调度算法，根据进程的优先级来决定下一个要执行的进程。
进程的优先级可以根据其紧迫性、重要性和资源需求等因素来确定。
本实验利用模拟算法来模拟动态优先权调度算法，并通过实例来说明该调度算法的工作原理和优缺点。
一、实验目的通过本实验，我们可以了解动态优先权调度算法的工作原理，掌握如何使用模拟算法来模拟进程的调度过程，进一步了解该调度算法的优缺点。
二、实验环境本实验使用C++编程语言来实现动态优先权调度算法的模拟。
编译器使用Dev-C++。
三、实验步骤1.设计进程控制块（PCB）的数据结构，包括进程优先级、进程标识、进程状态等信息。
2.设计模拟算法来模拟动态优先权调度算法。
具体算法如下：a.初始化就绪队列，将所有的进程按照优先级插入到就绪队列中。
b.选择优先级最高的进程执行，并更新该进程的优先级。
c.执行完毕后更新进程的状态，并将其从就绪队列中删除。
d.如果新的进程到达，将其插入到就绪队列中。
3.实现主函数，模拟进程的创建、调度和执行过程。
4.进行多个实例的测试，观察进程的调度顺序和执行结果。
5.总结实验结果，分析动态优先权调度算法的优缺点。
四、实验结果与分析通过多个实例的测试，我们可以观察到动态优先权调度算法的工作过程和效果。
该算法可以根据进程的优先级来确定下一个要执行的进程，从而可以更好地满足不同进程的需求。
同时，动态优先权调度算法可以确保优先级高的进程能够及时得到执行，提高系统的响应速度。
然而，动态优先权调度算法存在一些缺点。
首先，该算法对进程的优先级要求较高，需要合理设置进程的优先级。
如果优先级设置不合理，可能导致优先级高的进程一直占用CPU资源，而优先级低的进程无法得到执行，造成资源浪费。
其次，该算法没有考虑进程的等待时间和执行时间，容易导致饥饿现象的发生，即一些进程无法得到执行。
五、实验总结通过本实验，我们了解了动态优先权调度算法的工作原理和模拟方法。
铁路调度算法
铁路调度算法引言铁路调度算法是指在铁路系统中，根据列车运行的需求和限制，合理安排列车的运行和通过各个节点的调度算法。
铁路调度算法的核心目标是保证列车之间的安全运行，最大化利用铁路资源，提高列车运行的效率，减少运行延误。
算法分类铁路调度算法可以分为静态调度和动态调度两类。
1. 静态调度算法静态调度算法根据列车的运行计划和铁路网络拓扑，预先安排列车的运行顺序和路径。
静态调度算法考虑的主要因素包括列车的发车时间、停靠站点、通过路线、运行速度等。
静态调度算法的目标是通过合理的路径规划和列车运行顺序，减少列车之间的冲突，避免交叉行车和占用共享资源。
常见的静态调度算法包括基于图论的最短路径算法、最小生成树算法、动态规划算法等。
2. 动态调度算法动态调度算法根据实时的列车位置信息和交通状况，灵活调整列车的运行顺序和路径。
动态调度算法需要实时监测列车的位置和车速，并根据实际情况进行调度决策。
动态调度算法的目标是在列车运行过程中，通过动态调整列车的运行计划，减少运行延误和拥堵。
常见的动态调度算法包括基于模拟退火算法、遗传算法、蚁群算法等。
算法原理铁路调度算法的核心原理是通过合理分配列车的运行时间和路径，将列车之间的冲突降到最低，保证列车的安全运行和时刻表的准时性。
1. 路径规划路径规划是铁路调度算法的重要部分，它确定了列车的运行路径。
基于图论的路径规划算法可以根据铁路网络的节点和边的关系，计算出最短路径或最优路径。
路径规划算法主要考虑列车的起点和终点位置、列车的运行速度、铁路网络的拓扑结构、各节点的容量等因素。
常见的路径规划算法包括迪杰斯特拉算法、弗洛伊德算法、A*算法等。
2. 调度决策调度决策是铁路调度算法的关键环节，它根据列车之间的冲突情况和列车的优先级，决定列车的运行顺序和路径。
调度决策算法需要考虑列车之间的相对位置、列车的速度差异、铁路节点的容量限制、信号灯的状态等因素。
常见的调度决策算法包括优先级调度算法、影响因子算法、最小冲突规则算法等。
《2024年基于资源感知的动态云任务调度算法研究》范文
《基于资源感知的动态云任务调度算法研究》篇一一、引言随着云计算技术的快速发展，云任务调度作为云计算的核心技术之一，其性能直接影响到云计算的效率和可靠性。
基于资源感知的动态云任务调度算法是近年来研究的热点，其核心思想是根据实时的资源使用情况和任务需求，动态地调整任务调度策略，以提高资源利用率和任务执行效率。
本文旨在研究基于资源感知的动态云任务调度算法，分析其原理、优势及挑战，并探讨其在实际应用中的效果。
二、算法原理基于资源感知的动态云任务调度算法主要依据实时的资源使用情况和任务需求，通过智能算法进行任务与资源的匹配和调度。
算法主要包括以下几个步骤：1. 资源感知：通过监控系统实时获取云计算环境中的资源使用情况，包括CPU、内存、存储、网络等资源的使用率。
2. 任务分析：对待调度的任务进行分析，包括任务的计算复杂度、数据量、时限要求等。
3. 任务与资源匹配：根据任务的需求和实时的资源使用情况，采用智能算法（如遗传算法、蚁群算法等）进行任务与资源的匹配。
4. 动态调度：根据匹配结果，动态地分配资源和调整任务执行顺序，以达到优化目标（如最小化任务完成时间、最大化资源利用率等）。
三、算法优势及挑战基于资源感知的动态云任务调度算法具有以下优势：1. 高效性：能够根据实时的资源使用情况和任务需求，动态地调整任务调度策略，提高资源利用率和任务执行效率。
2. 灵活性：能够适应不同的任务类型和资源环境，具有较强的适应性和扩展性。
3. 智能性：采用智能算法进行任务与资源的匹配和调度，能够自动优化调度策略。
然而，该算法也面临一些挑战：1. 实时性要求高：需要实时获取资源使用情况和任务需求，对监控系统和智能算法的实时性要求较高。
2. 复杂性高：云计算环境中的任务和资源种类繁多，需要考虑多种因素进行任务与资源的匹配和调度。
3. 安全性和可靠性问题：在云计算环境中，数据安全和系统可靠性是重要的考虑因素，需要确保算法在保证高效性的同时，也能保障数据安全和系统稳定。
动态优先级调度算法的特点和实现
动态优先级调度算法的特点和实现特点：1.动态调整：动态优先级调度算法可以根据进程的行为和属性，如运行时间、等待时间等动态地调整进程的优先级。
通过这种方式，可以实现公平调度和提高系统的吞吐量。
2.响应性强：动态优先级调度算法可以及时响应突发的高优先级请求，提供更好的用户体验。
它可以通过提高进程的优先级，使其更早地被分配到CPU执行。
3.高效能：动态优先级调度算法可以根据进程的实际情况进行优化。
相比于静态优先级调度算法，动态优先级调度算法更能适应系统负载的变化，提高系统的整体效能。
4.灵活性：动态优先级调度算法可以根据系统需求进行调整，可以根据不同的场景使用不同的调度策略，提供更好的性能。
实现：1.预先设定优先级：在动态优先级调度算法中，每个进程被分配一个初始优先级，该优先级可根据进程的类型和运行时间进行设定。
这个初始优先级可以在进程创建时设定，并且随着进程的运行进行动态调整。
2.优先级提升：动态优先级调度算法可以根据进程的等待时间来提升其优先级。
当一个进程等待时间较长时，其优先级会被提升，以便尽快被分配到CPU执行。
3.优先级降低：当一个进程长时间占用CPU，而其他进程的优先级较低时，动态优先级调度算法可以将该进程的优先级降低，以便给其他进程更多的执行机会。
4.资源竞争处理：当多个进程同时竞争一些资源时，动态优先级调度算法可以将资源竞争激烈的进程的优先级提高，以便其能够尽快获得所需资源。
1.设定初始优先级：为每个进程设定一个初始优先级，可以根据进程的类型和运行时间来设定。
较长运行时间的进程可以设定较低的初始优先级。
2.监控进程状态：监控每个进程的运行状态，包括等待时间、运行时间等。
可以使用计时器来记录进程的运行时间以及等待时间的累积。
3.动态调整优先级：根据进程的运行状态和属性，动态调整进程的优先级。
例如，当一个进程等待时间较长时，可以提升其优先级；当一个进程运行时间过长时，可以降低其优先级。
4.优先级比较和调度：在每次调度进程时，比较进程的优先级并选择优先级最高的进程进行调度。
指令的动态调度
Qk Rj Rk
no
乘法1 yes MULTD F0 F2 F4 整数
no yes
乘法2 no
加法 yes SUBD F8 F6 F2
整数 yes no
除法 yes DIVD F10 F0 F6 乘法1
no yes
结果寄存器状态表
F0 F2 F4 F6 F8 F10 … F30
IS RO EX WR
LD
F6 , 34(R2) √ √ √ √
LD
F2 , 45(R3) √ √ √
MULTD F0 , F2 , F4 √
SUBD
F8 , F6 , F2 √
DIVD
F10 , F0 , F6 √
ADDD
F6 , F8 , F2
14／61
功能部件状态表
部件名称
Busy Op Fi Fj Fk Qj
记录正在执行的各条指令已经进入记 分牌DLX流水线四段中的哪一段。
10／61
4.2 指令的动态调度
(2) 功能部件状态表 纪录各个功能部件的状态。每个功能部件
在状态表中都由以下九个域来纪录： Busy： 指示功能部件是否在工作 Op： 功能部件当前执行的操作 Fi： 目的寄存器编号
Fj，fk：源寄存器编号 Qj，Qk：向Rj，Rk中写结果的功能部件 Rj，Rk：表示Fj，Fk是否就绪，
指令状态表
RO EX WR √√ √ √√ √ √√ √ √√ √ √√ √√ √
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功能部件状态表
部件名称
Busy Op Fi Fj Fk Qj
整数 no
乘法1 no
乘法2 no
加法 no
除法 yes DIVD F10 F0 F6
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√
√ √ √ √
√
√ √ √
√
√ √ √
√
√
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功能部件状态表
部件名称
整数
Busy Op Fi Fj Fk Qj
no
Qk Rj Rk
no no
乘法1
乘法2 加法 除法
yes MULTD F0 F2 F4
no yes ADDD yes DIVD F6 F8 F2 F6 乘法1
no no
no yes
LD LD MULTD
F6 , 34(R2) F2 , 45(R3) F0 , F2 , F4
SUBD F8 , F6 , F2
DIVD F10 , F0 , F6 ADDD F6 , F8 , F2
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4.2 指令的动态调度
图4.2 DLX记分牌信息组成和记录的信息
指
LD
令
IS F6 , 34(R2) √
yes LD F2 R3 F2 F4 整数 yes MULTD F0
Qk Rj Rk
no no yes
乘法2
加法 除法
no
yes SUBD yes DIVD F8 F10 F6 F2 F0 F6 乘法1
结果寄存器状态表
整数 yes no
no yes
F0
F2
F4
F6
F8
F10
…
F30
部件名称 乘法1 整数
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4.2 指令的动态调度
(3) 执行（Execution，记为EX）。 (4) 写结果（Write Result，记为WR）。 记分牌知道指令执行完毕后，如果目标 寄存器空闲，就将结果写入到目标寄存器中， 然后释放本指令使用的所有资源。
检测先读后写（WAR）相关 在出现以下的情况时，就不允许指令写结果:
27／61
4.2 指令的动态调度
4.2.3 动态调度算法之二：Tomasulo算法
Tomasulo算法将记分牌的关键部分和寄存器换名 技术结合在一起。
基本核心：通过寄存器换名来消除写后写和先读 后写相关而可能引发的流水线阻塞。
下面的讨论是基于DLX的浮点流水线功能部件。
Tomasulo算法中，寄存器换名是通过保留站来实 现，它保存等待流出和正在流出指令所需要的操 作数。
Tomasulo算法的基本思想
28／61
4.2 指令的动态调度
• 只 要 操 作数 有 效 ， 就 将 其 取到 保 留 站 ， 避 免
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4.2 指令的动态调度
6. 记分牌的性能受限于以下几个方面： (1) 程序指令中可开发的并行性，即是否存在 可以并行执行的不相关的指令。 (2) 记分牌容量。记分牌的容量决定了流水线 能在多大范围内寻找不相关指令。 流水线中可以同时容纳的指令数量又 称为指令窗口。 (3) 功能部件的数目和种类。功能部件的总数 决定了结构冲突的严重程度。 (4) 反相关和输出相关。引起计分牌中先读后 写和写后写阻塞。
2／61
4.2 指令的动态调度
为了允许乱序执行，我们将基本流水线的译码阶段
再分为两个阶段：
(1) 流 出 （ Issue ， IS ） ：指 令译码 ， 检查是 否 存 在结构阻塞。
(2) 读 操 作 数 （ Read Operands ， RO ） ： 当 没 有 数 据相关引发的阻塞时就读操作数。
1／61
4.2 指令的动态调度
4.2.1 动态调度的原理
到目前为止我们所使用流水线的最大的局限性: 指令必须顺序流出 看下面一段代码： DIVD F0 , F2 , F4 ; S1 ADDD F10 , F0 , F8 ; S2：S2对S1数据相关, S2被阻塞 SUBD F12 , F8 ,F14 ;S3：S3与S1、S2都没 有相关,但也被阻塞
指令乱序结束带来的最大问题:
异常处理比较复杂
(精确异常处理、不精确异常处理)
3／61
4.2 指令的动态调度
4.2.2 动态调度算法之一：记分牌
例：数据先读后写（WAR）相关引起的阻塞 代码序列： DIVD F0 , F2 , F4
ADDD
SUBD
F10 , F0 , F8
F8 , F8 , F14
CDC 6600具有16个功能部件：
4个浮点部件， 5个存储器访问部件
7个整数操作部件
在DLX中，假设有2个乘法器、1个加法器、1 个除法部件和1个整数部件。
5／61
1.采用记分牌技术的DLX处理器的基本结构。
寄存器 数据总线 浮点乘法
● ● ● ● ●
浮点乘法
浮点除法
浮点加法
整数部件
控制/状态
7／61
4.2 指令的动态调度
(2) 读操作数（Read Operand，记为RO）。 记分牌需要监测源操作数寄存器中数据的 有效性，如果前面已流出的还在运行的指令不 对本指令的源操作数寄存器进行写操作，或者 一个正在工作的功能部件已经完成了对这个寄 存器的写操作，那么此操作数有效。当操作数 有效后，记分牌将启动本指令的功能部件读操 作数并开始执行。 解决了数据的先写后读（RAW）相关。 通过以上步骤，记分牌动态解决了结构相 和数据相关引发的阻塞，指令可能乱序流出。
F4
F6
F8
F10
…
F30
部件名称
除法
4.2 指令的动态调度
5.分析记分牌是如何控制指令执行的。 操作在记分牌流水线中前进时，记分牌必须 记录与操作有关的信息，如寄存器号等。 约定： Fj（FU）‘S1’ ：将寄存器S1的名字送入Fj （FU） FU ： 指令使用的功能部件 D ： 目的寄存器的名字 S1和S2： 源操作数寄存器的名字， Op： 进行的操作 Fj（FU）： 功能部件FU的Fj域 result（D）：结果寄存器状态表中对应于寄存 器 D的内容，为产生寄存器D中结果的功能部件名。
记分牌
控制/状态
图4.1 具有记分牌的DLX处理器基本结构
4.2 指令的动态调度
记分牌电路负责记录资源的使用，并负责相 关检测，控制指令的流出和执行。 2.每条指令在流水线中的执行过程分为四段： (1) 流出（Issue，记为IS） 如果本指令所需的功能部件有空闲，并 且其它正在执行的指令使用的目的寄存器与 本指令的不同，记分牌就向功能部件流出本 指令，并修改记分牌内部的数据记录。 解决了指令间存在的结构相关或写后写相关。
加法
除法
4.2 指令的动态调度
例4.3 假设浮点流水线中执行的延迟如下：
加法需2个时钟周期
乘法需10个时钟周期 除法需40个时钟周期 代码段和记分牌信息的起始点状态如图4.2。分 别给出MULTD和DIVD准备写结果之前的记分牌状态。 解： 在分析记分牌状态之前，首先需要分析指令之 间存在的相关性，因为相关性会影响指令进入记分 牌DLX流水线的相应段。
16／61
4.2 指令的动态调度
(1) 第二个LD指令到MULD和SUBD、MULTD到DIVD 之间以及SUBD到ADDD之间存在着先写后读相关； (2) DIVD和ADDD之间存在着先读后写相关； (3) ADDD和SUBD指令关于浮点加法部件还存在着结 构相关。 图4.3和图4.4分别给出了MULTD指令和DIVD
• •
前面的某条指令（按顺序流出）还没有读取操作数；
其中某个源操作数寄存器与本指令的目的寄存器相同。
9／61
4.2 指令的动态调度
存在一个问题:就是功能部件到寄存器文件的
数据总线宽度是有限的，当流水线中进入读操作
数段（RO）和写结果段（WB）的功能部件总数超 过可用总线的数目，这会导致结构阻塞。 3. 记分牌需要纪录的信息分为三部分： (1) 指令状态表
记录正在执行的各条指令已经进入记
分牌DLX流水线四段中的哪一段。
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4.2 指令的动态调度
(2) 功能部件状态表 纪录各个功能部件的状态。每个功能部件 在状态表中都由以下九个域来纪录： Busy： 指示功能部件是否在工作 Op： 功能部件当前执行的操作 Fi： 目的寄存器编号 Fj，fk：源寄存器编号 Qj，Qk：向Rj，Rk中写结果的功能部件 Rj，Rk：表示Fj，Fk是否就绪， 是否已经被使用
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4.2 指令的动态调度
(2)计分牌记录内容 Rj←no； //已经读走了就绪的数据Rj Rk←no； //已经读走了就绪的数据Rk Qj←0； //不再等待其它FU的计算结果 Qk←0； 执行（EX） (1)结束条件 功能部件操作结束
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4.2 指令的动态调度
写结果（WR） (1)进入条件 f((Fj(f)Fi(FU) or Rj(f)=no) and (Fk(f)Fi(FU) or Rk(f)=no)); //检查是否存在先读后写 (2)计分牌记录内容 f(if Qj(f)=FU then Rj(f)←yes)； //有等结果的指令，则数据可用 f(if Qk(f)=FU then Rk(f)←yes)； result(Fi(FU))←0； //没有FU使用寄存器Fi为目的寄存器 busy(FU)=no //释放FU
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4.2 指令的动态调度
流出（IS） (1) 进入条件 not Busy(FU) and not result(’D’)； //判断结构阻塞和写后写 (2) 计分牌记录内容 Busy(FU)←yes; OP(FU)←Op； Fi(FU)←’D’； Fj(FU)←’S1’； Fk(FU)←’S2’；
第四章 指令级并行
4.2
指令的动态调度
静态调度：在出现数据相关时 ， 为了消除或
者减少流水线空转，编译器确定并分离出程 序中存在相关的指令，然后进行指令调度， 并对代码进行优化。 动态调度：通过硬件重新安排指令的执行顺序，