计算机体系结构课程实验课件.ppt

《计算机体系结构课程实验课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、计算机系统结构课程实验——流水线篇主要内容实验目的实验原理实验平台WinDLX实验内容实验步骤实验要求实验目的通过该模拟实验，进一步掌握和巩固流水线的基本知识;初步掌握在特定体系结构下的汇编代码的编写和优化；培养运用所学知识解决实际问题的能力。实验原理流水线执行过程执行时间指令1指令2指令3指令4IFIDEXMEMWB实验原理将指令执行划分为5个阶段取指令周期指令译码/读寄存器周期执行/有效地址计算周期存储器访问/分支完成周期写回周期实验原理1.取指令周期(IF)操作为：根据PC值从存储器中取出指令，并将指令送入指令寄存器IR；PC值增加4，指向顺

2、序的下一条指令，并将下一条指令的地址放入临时寄存器NPC中。IR←Mem[PC]NPC←PC+4实验原理2.指令译码/读寄存器周期(ID)操作为：进行指令译码，读IR寄存器（指令寄存器），并将读出结果放入两个临时寄存器A和B中。同时对IR寄存器中内容的低16位进行符号扩展，然后将符号扩展之后的32位立即值保存在临时寄存器Imm中。A←Regs[IR6..10]B←Regs[IR11..15]Imm←((IR16)16##IR16..31)实验原理3.执行/有效地址计算周期(EX)操作为：存储器访问：ALUoutput←A+Imm寄存器-寄存器ALU

3、：ALUoutput←AopB寄存器-立即值ALU:ALUoutput←AopImm分支操作：ALUoutput←NPC+ImmCond←(Aop0)实验原理4.访存/分支操作完成周期(MEM)操作为：访存操作：Load：LMD←LMDMEM[ALUoutput]Store：Mem[ALUoutput]←B分支操作：if(Cond)PC←ALUoutputelsePC←NPC5.写回周期(WB)操作为：寄存器-寄存器型ALU指令：Reg[IR16..20]←ALUoutput寄存器-立即值型ALU指令：Reg[IR11..15]←ALUoutput

4、Load指令：Reg[IR11..15]←LMD解决问题IF与Mem两个阶段都要访问存储器，怎样避免访存冲突？ID和WB两个阶段都要访问寄存器，是否存在冲突？怎样避免？实验原理流水线中的相关问题结构相关数据相关RAW/WAR/WAW控制相关指令1指令2物理器件指令3指令4指令3的输出指令4的输入实验原理流水线性能评价加速比吞吐率效率执行时间指令1指令2指令3指令4IFIDEXMEMWB实验平台——WinDLX实验平台WinDLX的使用步骤安装配置浮点段配置存储器配置模拟代码载入程序推进机器状态的查看DLX的汇编语法DLX的汇编语法（1/2）伪指令.

5、data[address].text[address].globallabel.wordword1,word2,….spacesize.double常数、运算符…………指令访存类、寄存器操作、算术类、逻辑类、控制流转移WinDLX的Trap机制一般地，指令（code）均被导入$CODE（起始地址为0x100）而数据（data）则被导入$DATA（起始地址为0x1000）实验步骤学习WinDLX软件使用；学习DLX汇编程序的编写；将程序在WinDLX上运行调试；观察程序中出现的数据/控制/结构相关；优化代码（在有定向功能和无定向功能两种情况下），尽量

6、消除相关引起的暂停；对优化后的代码重新模拟，并观察优化效果；分析实验结果，书写实验报告。实验要求实验报告要求包括：程序源代码实验结果、实验分析、优化过程、性能分析简单谈谈自己对流水线技术的认识提交形式:实验源代码+实验报告（Word编辑）文件夹命名格式：学号1_姓名1谢谢