计算机体系结构实验报告——实验三

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计算机体系结构实验报告——实验三

1.实验目的：

通过实验，熟练掌握WINDLX的操作方法，特别注意在单步执行WinDLX程序中，流水线中指令的节拍数。

2．实验内容：

（1）用WinDLX模拟器执行求素数程序prim.s。这个程序计算若干个整数的素数。

（2）单步执行两轮程序，求出素数2和3。

（3）在执行程序过程中，注意体验单步执行除法和乘法指令的节拍数，并和主菜单configuration/floating point slages中的各指令执行拍数进行比较。

3．实验程序

求素数程序prim.s。

;***********WINDLX Exp.2:Generate prime number table*************

;-------------------------------------------------------------------

;Program begins at symbol main

;generates a table with the first'Count'prime numbers from'Table'

;-------------------------------------------------------------------

.data

;***size of table

.global Count

Count:.word10；10的地址值

.global Table

Table:.space Count*4；给Table保留Count*4个字节

.text

.global main

main:

;***Initialization

addi r1,r0,0;Index in Table；0+0地址值送R1

addi r2,r0,2;Current value；0+2地址值送R2

;***Determine,if R2can be divided by a value in table NextValue:addi r3,r0,0;Helpindex in Table；0+0地址值送R3 Loop:seq r4,r1,r3;End of Table?；IF r1==r3?Yes r4=1;else r4=0; bnez r4,IsPrim;R2is a prime number r4!=0,excute IsPrim

lw r5,Table(R3)

divu r6,r2,r5

multu r7,r6,r5

subu r8,r2,r7

beqz r8,IsNoPrim;if r8==0,excute IsNoPrim

addi r3,r3,4;r3+4->r3

j Loop

IsPrim:;***Write value into Table and increment index

sw Table(r1),r2

addi r1,r1,4

;***'Count'reached?

lw r9,Count

srli r10,r1,2

sge r11,r10,r9

bnez r11,Finish

IsNoPrim:;***Check next value

addi r2,r2,1;increment R2

j NextValue

Finish:;***end

trap0

4、实验流程图

5、实验步骤和结果

单步执行过程中寄存器的变化情况（1）获取素数2：

由于R1=R3=0，所以R2=2为素数，将2送入Table（0）中。

（2）获取素数3。执行步骤以及对应的寄存器的变化情况：

1>R2=2is PRim,R4=1;2>R1+4->R1;3>10->R9,R1/4->R10,R2+1->R2;4>R1!=R3,R4=0;

5>Table(R3)->R5;6>R2/R5->R6;7>R6*R5->R7;8>R2-R7->R8;

9>R3+4->R3;10>R2=3is PRim,R4=1;11>R2=3->Table(4),R1+4->R1;

（3）乘法指令的节拍数为：5（-9—-5）；除法指令的节拍数为：19（-28—-10）；主菜单configuration/floating point slages中的各指令执行拍数：乘法为5；除法为19。正好与上述的执行过程一致。

（4）数据相关和结构相关：数据相关：

Addi r1,r0,0x0

Addi r2,r0,0x2

Addi r3,r0,0x0

Seq r4,r1,r3

Bnez r4,lsprim

Lw r5,table(r3)

Divu r6,r2,r5

Multu r7,r6,r5

Subu r8,r2,r7

Beqz r8,lsnoprim

Addi r3,r3,0x4

J loop

Sw table(r1),r2

Addi r1,r1,0x4

Lw r9,$data(r0)

Srli r10,r1,2

Sge r11,r10,r9

Bnez r11,finish

Addi r2,r2,0x1

J nextvalue

Trap0x0

nop

结构相关：

Instructions/cycles