体系结构 实验报告 哈工程

计算机科学与技术学院《计算机体系结构》课程实验
学号：
班级：
专业：计算机科学与技术
学生姓名：
2017年5月7日
实验报告
1、双击WinDLX图标运行WinDLX。

装入测试程序之前，先初始化WinDLX 模拟器：点击File菜单中的Reset all菜单项，弹出一个“Reset DLX”对话框。

然后点击窗口中的“确认”按钮即可。

2、选择File / Load Code or Data，按如下步骤操作，可将distance.s和input.s 这两个程序装入主存：
点击distance.s
点击select按钮
点击input.s
点击select按钮
点击load按钮
3、按F7键程序顺序执行观察6个子窗口的情况。

七、实验数据及结果分析：
1、先装入distance.s再转入input.s时，因为程序顺序执行，地址顺序符合程序执行顺序，程序能够正确执行；顺序相反时，因为input.s的地址高，而程序顺序执行到input.s时将没有正确的输入窗口，程序执行到输出结果时，也不会出现结果
2、程序中出现三个相关
图7-1
如图7-1因为下面两条指令，第二条指令要读r4而执行到此操作时第一条指令仍对r4进行操作，发生了数据相关
add r4,r0,2
div r2,r2,r4
图7-2
如图7-2 程序中出现了结构相关，硬件资源满足不了指令执行的要求，发生资源冲突时，将产生结构相关。

次程序代码段因加法器发生结构相关。

add r3,r0,r1
add r6,r0,0
图7-3
如图7-3程序中出现控制相关，当程序执行下面指令时，第二条指令出现跳转指令时，第一条指令还没有执行完，所以出现控制相关
addi r1,r0,Prompt
jal InputUnsigned
图7-4
3、
.data ;定义数据段，默认情况下数据段$DATA 会被加载到内存0x1000地址处
;***prompts for input ;提示输入语句，输入3个初始数据
Prompt1: .asciiz "time:" ;时间
Prompt2: .asciiz "accelerate speed:";加速度
Prompt3: .asciiz "innital speed:" ;初始速度
;Data for Printf-Trap
PrintfFormat: .asciiz "distance=%d\n" ;输出格式，表示求出
的路程按什么格式输出
;PrintfFormat1: .asciiz "the result is :%d ,no convention!" .align 2 ;表示下面采用字对齐PrintPar: .word PrintfFormat
PrintValue: .space 4
.text
;第一代码段，默认情况下代码段$CODE会加载到内存0x100地址处
.global main ;定义一个全局符号main，即该代码段的首地址main:
;***read two positive integer numbers into R1 and R2
add r1,r0,Prompt1 ;将输入的数存入寄存器r1
jal InputUnsigned ;跳转到InputUnsigned子程序处读取输入的
参数，同时将一条指令的地址存与r31中，即r31<-pc+4
add r3,r0,r1 ;由InputUnsigned 返回的参数赋r3寄存器，
此时r3存储的是时间
add r6,r0,0 ;将0赋值给r6
sgt r7,r6,r3 ;比较r3 和r6大小
bnez r7,error ;r7为1则结束程序
add r1,r0,Prompt2 ;将输入的数存入寄存器r1
jal InputUnsigned ;同上，跳转到InputUnsigned子程序
add r2,r0,r1 ;由InputUnsigned 返回的参数赋r2寄存器，此时r2存储的是加速度
add r1,r0,Prompt3 ;将输入的数存入寄存器r1
jal InputUnsigned ;同上，跳转到InputUnsigned子程序
;r3: time r2:add speed r1:innital speed
mult r1,r1,r3 ;时间乘以速度，并将之存入r1中。

r1<--r1*r3 mult r3,r3,r3 ;时间的平方，并将之存入r3中。

r3<--r3*r3
mult r2,r2,r3 ;加速度乘以时间的平方，并将之存入r2中。

add r4,r0,2 ;将2存入r1中，r4<--2
div r2,r2,r4 ;除以2，r2<--r2+r4
add r1,r1,r2 ;两段路程相加，得出最终结果，r1<--r1+r2
result: ;输出结果
;output the result
sw PrintValue,r1 ;将整型寄存器r1中的内容存到PrintfValue 地址单元中去
addi r14,r0,PrintPar ;将PrintfPar的内容送到寄存器中去
trap 5 ;调用中断，格式化输出转化为标准输出
;结束程序
trap 0 ;调用系统中断，0表示程序执行结束
4、如图7.4，输入数据为： time:3; accelerate speed:4; intial:10;
结果distance是48，根据路程公式：x=vt+1/2at^2;可知结果是正确的。

图7-5 实验数据结果图
5、因为程序的运行过程中，设置两个整型乘法器不能进行并行运算，所以2
个乘法器对程序运行频率没什么提高，但是通过优化程序运行顺序，可以减少相关，提高流水线利用率。

6、提高程序执行效率。