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1、北京邮电大学计算机学院《计算机系统结构》课程实验2015年4月实验三DLX处理器程序设计一、实验类别：综合型二、实验目的：学习使用DLX汇编语言编程，进一步分析相关现象三、实验学时：4四、实验组人数：1/1五、实验设备环境：DLX汇编语言环境六、实验原理：掌握向量运算算法和编程方法。七、教学要点与学习难点：DLX汇编语言八、实验内容和要求：自编一段汇编代码，完成两双精度浮点一维向量的加法（或乘除法）运算，并输出结果。向量长度>=16。观察程序中出现的数据/控制/结构相关九、实验步骤：（1）熟悉DLX汇编语言。（2） 编写两双
2、精度浮点一维向量的加法运算程序。（3） 对此程序完成上面实验二中1)、2)、3)、4)方面的分析。程序代码.data;初始化两个用于相加的一维向量（双精度浮点数），向量长度为20a:.double1.9,2.1,3.7,4.6,5.5,6.4,7.3,8.2,9.1,10.1,11.2,12.3,13.4,14.5,15.6,16.7,17.8,18.9,19.0,20.2b:.double1.1,2.2,3.3,4.4,5.5,6.6,7.7,8.8,9.8,10.9,11.8,12.7,13.6,14.5,15.4,16
3、.3,17.2,18.1,19.9,20.8PrintfFormat:.asciiz"Theresultis%ft%ft%ft%ft%ft%ft%ft%ft%ft%ft%ft%ft%ft%ft%ft%ft%ft%ft%ft%ft".align2PrintfPar:.wordPrintfFormatr:.space200;r为保存相加结果的向量空间.text.globalmainmain:addir1,r0,0;r1计数相加的次数adduir4,r0,8;r4为常数8lo
4、op:;循环计算向量相加结果subir2,r1,20;r1=20时，跳转到finishbeqzr2,finishmultur3,r1,r4;r3为当前分量相对于向量基址的偏移(每个分量占8B)ldf0,a(r3);取a中第r1个分量ldf2,b(r3);取b中第r1个分量adddf4,f0,f2;相加结果放在f4中sdr(r3),f4;将相加结果放入结果向量r中addir1,r1,1;下一分量jloopfinish:;输出向量相加的结果addir14,r0,PrintfPartrap5trap0运行结果Statistics可
5、以看到具体数据情况和产生相关的比例等结果分析1.数据相关由Statistics中的知道，发生了55.02%的数据相关。查看可以发现，产生的相关都为RW读写相关。它们分别为： addi r1,r0,0subi r2,r1,20 subi r2,r1,20 beqz r2,finish multu r3,r1,r4ld f0,a(r3) ld f2,b(r3) addd f4,f0,f2 addd f4,f0,f2 sd r(r3),f4 1.控制相关由Statistics中的可以看到，发生了4.39%的控制相关。 系
6、统按照预测成功来执行指令，执行一条指令后马上将其下一条指令trap读进来。2.结构相关由于程序只简单的做了一次加法，所以没有结构相关产生。3.增加浮点运算部件对性能的影响下图分别为浮点运算部件为1和4的时候数据情况对比由上图的对比可知，当浮点运算部件个数给边后统计结果均相同，也就是其数量对该函数没有任何性能方面的改进。 分期其原因为，这主要是因为函数中没有连续的浮点加指令，乘、 除指令。1.增加forward部件对性能的影响下图左侧为没有勾选enable forwarding时的运行数据结果，右侧为使用了forwarding
7、技术。由上图的对比可以看出，增加forwarding技术后，流水线的加速比为： 478/356=1.342流水线性能有明显改善6.转移指令在转移成功和转移不成功时候的流水线开销由Conditional Branches的数据可以看出，该转移指令“not taken”的情况占绝大多数（95.24%）。在一共的21中，发生了仅为1次，所以预测顺序取对流水线的性能是有利的。转移不成功时：顺序预取的下条指令可以直接在流水线中执行，保证流水线不断流；转移成功时：顺序预取的下条指令作废，需要转到转移地址处重新取指，流水线发生了断流现象。
8、实验总结 此次编写程序对我来说又是一个新的挑战，本次实验过程中首先我编写了整数向量的加法程序，在整数向量加法的实验进行成功后才在之前实验的基础上略作修改，进行了的双精度浮点加法求和的实验。本次实验没有输入，是直接对固定在代码中的数据进行运算，运算完毕后直接输出结果。在编写双精度浮点数运算时
