北邮计算机系统结构实验报告-实验一到五-WINDLX模拟器

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1、北京邮电大学实验报告课程名称计算机系统结构计算机学院2016111303班王陈(2016110711)38目录实验一WINDLX模拟器安装及使用3·实验准备错误！未定义书签。·实验环境错误！未定义书签。·实验步骤错误！未定义书签。·实验内容及要求错误！未定义书签。·实验过程错误！未定义书签。·实验总结8实验二指令流水线相关性分析9·实验目的9·实验环境9·实验步骤9·实验过程错误！未定义书签。·实验总结16实验三DLX处理器程序设计17·实验目的17·实验环境错误！未定义书签。·实验步骤错误！未定义书签

2、。·实验过程17A.向量加法代码及性能分析17B.双精度浮点加法求和代码及结果分析22·实验总结27实验四代码优化28·实验目的28·实验环境错误！未定义书签。·实验原理28·实验步骤错误！未定义书签。·实验过程28·实验总结+实习体会33实验五循环展开34·实验目的34·实验环境错误！未定义书签。·实验原理34·实验步骤错误！未定义书签。·实验过程34矩阵乘程序代码清单及注释说明34相关性分析结果39增加浮点运算部件对性能的影响39增加forward部件对性能的影响39转移指令在转移成功和转移不成功时

3、候的流水线开销39·实验总结+实习体会+课程建议3938实验一WINDLX模拟器安装及使用WinDLX模拟器的结构和功能说明1.点击运行之后，会看到一个如下图所示的窗口。它包括Register,Code,Pipeline,ClockCycleDiagram,Statistics,Breakpoints。接下来详细介模拟器的结构及各个部件的功能。2.Register窗口介绍Rigister窗口中显示的是各个寄存器的名称及内容。如下图：可以看到寄存器中以十六进制标识，从上图可以看出各个寄存器中的内容。2.C

4、ode窗口介绍在没有进行任何执行的时候，初次打开code窗口，即为下图所示38窗口现实的信息是各个存储器内同。第一列标识存储器的地址；第二列是机器代码，用16进制表示；第三列是汇编指令。当我们点击上方的，可以选择单步或多步执行（也可以使用快捷键F7或F8）。若选择单步执行，每按一次F7，指令执行一次，可以看到，一次执行的为IF->ID->intEX->MEM->WB，没执行一次还有颜色的变化。颜色是用来标识指令处于哪个流水段的，如下图。当然，我们也可以使用多步执行，按快捷键F8，选择5步流水，即可。3.

5、Pipeline窗口介绍通过阅读WinDLX模拟器说明书可以知道，Pipeline窗口显示的是DLX处理器的内部结构。窗口用下图标识DLX五段流水。当然，如同Code窗口介绍讲述的那样，不同的颜色显示了指令处于哪段流水线。使用快捷键F7单步执行，可以明显的看出，不同时候流水段执行的不同指令。如下图。38图片反映的正式与Code中所处的时刻相同的指令流水。可以清晰看到不同流水段执行的是哪条指令。4.ClockCycleDiagram窗口实验准备中我们已经知道，该窗口显示的是流水线的时空图。时空图反映的是不

6、同时隙内的运行情况。如下图。在我看来，时空图是最好理解的。因为它反映的就是流水段的并行程度。在这个DLX模拟器中，并不存在一些数据或者控制上的冲突问题。所以可以依靠上图很清晰的看到指令所处的不同流水段，及指令执行情况。该时空图同样也是和前面的Code等相对应。也可以通过快捷键F7来进一步执行指令，可以看到流水线时空图的扩展情况。任意双击指令的一行，可以详细看到不同流水段的情况。如下图所示。385.Statistics窗口介绍该窗口是对运行程序中的数据进行分析。主要包括模拟器中硬件配置情况，在该窗口中，我

7、们可以比较不同配置对于该模拟器的不同影响。如下图所示。1）整体指令执行情况2）硬件配置情况3）暂停次数和百分比及原因分析381）分支次数和百分比2）Load/Store指令执行情况3）浮点指令执行次数和百分比4）trap发生的次数和百分比6.Breakpoints窗口介绍该窗口使用来观察代码运行情况。先打开Breakpoints窗口，点击窗口上方的来设置breakpoint，也就是设置指令运行到流水线的哪个阶段程勋停止执行。38如上图，如果选择EX阶段，在Code窗口中相应的行会出现BEX，即指令执行到

8、译码结束执行开始的时候，程序将中止。·实验总结通过本次试验，由于是第一次接触DLX模拟器，该试验能够帮助我对这个模拟器大致的功能及使用做个大致的了解。对于日后的实验打下好的基础。我觉得WinDLX模拟器小而精悍，它有不同颜色的标记，不同寄存器及存储器的反映。通过使用它，可以对5步流水的过程及不同阶段很清楚明白的看到。也可以看到不同指令分析走到了哪一步，到了哪一步流水段。38实验二指令流水线相关性分析·实验目的通过使用WINDLX模拟器，对程