课题18：指令调度（基本块内列表调度）

难度：高

概述：在基本块内重排RISC-V指令，减少数据冒险引起的流水线停顿，提高指令级并行性。

详细任务： 1. 定义RISC-V指令延迟模型（如lw延迟2周期，算术指令1周期）。 2. 构建依赖有向图：节点为指令，边为RAW/WAR/WAW依赖，边权为延迟周期。 3. 实现列表调度算法：维护就绪队列（所有前驱已调度），按优先级（最长路径长度）选择指令发射。 4. 输出调度后的指令序列，并计算预估的总时钟周期数（相比原始顺序的改善）。 5. 集成到后端，添加--schedule选项。

交付产物： - inst_scheduler.py模块 - 测试用例及调度前后对比 - 文档：延迟模型、算法说明

12周每周目标： - W1：学习指令调度原理（数据冒险、流水线停顿、列表调度算法）。 - W2：定义RISC-V简单延迟模型（如lw延迟2，算术指令1，分支1）。 - W3：实现依赖分析：为基本块内指令构建有向图，节点为指令索引，边为RAW依赖。 - W4：添加WAR和WAW依赖边（虽不引起真冒险，但影响寄存器分配，先处理RAW）。 - W5：为每个节点计算优先级（最长路径长度到结束节点）。 - W6：实现列表调度核心：维护就绪队列，按优先级选择指令，更新时钟。 - W7：实现调度器，输出调度后的指令序列。忽略分支延迟槽。 - W8：编写模拟器功能：给定原始顺序和调度后顺序，比较预估总周期数。 - W9：处理分支指令：分支必须作为基本块的最后一条，调度时不能将其提前。 - W10：实现寄存器重命名（可选，复杂），先不实现，靠列表调度避免冲突。 - W11：集成到代码生成后端，添加--schedule选项，测试短基本块。 - W12：测试更复杂的循环体，分析调度前后性能提升，撰写文档。