計算機系統(tǒng)結構實驗

1、計算機系統(tǒng)結構實驗完成時間：2012年3月27日 【補充習題2.14】模擬以下MIPS程序的單條指令運行方式，在表中用16進制編碼記錄每一步產(chǎn)生的結果。 .datan: .word 3x: .double 0.5 .text LD R1, n(R0) L.D F0, x(R0) DADDI R2, R0, 1 ; R2 1 MTC1 R2, F11 ; F11 1 CVT.D.L F2, F11 ; F2 1loop: MUL.D F2, F2, F0 ; F2 F2*F0 DADDI R1, R1, -1 ; decrement R1 by 1 BNEZ R1, loop ; if R10

2、continue HALT ; 此條不填表提示：MIPS浮點數(shù)的格式是IEEE754序號結果寄存器名稱結果值（16進制）序號結果寄存器名稱結果值（16進制）1R138無無2F00.59F20.253R2110R114F110.011無無5F21.012F20.1256F20.513R107R1214無無【實驗1】實驗要求：用MIPS64指令編寫一個盡可能短小的程序，將事先存放在數(shù)據(jù)區(qū)的4字節(jié)字符串（例如“3901”）轉換為一個4位BCD整數(shù)，賦給R9。在WinMIPS64模擬器調(diào)試通過。實驗報告：(1) 程序清單；(2) 運行結果（每輪循環(huán)末尾R9的數(shù)值，高位的0可以不寫）循環(huán)輪數(shù)1234R9

3、的值（BCD整數(shù)）(3) 程序效率指令總條數(shù)（不算HALT）運行總時間（節(jié)拍數(shù)）解：（1）、程序清單shiyan1.s.datas:.ascii 3901.textDADDIR1 , R0, 0；R10LOOP:LBR2 , s(R1);取s串的第一個字符賦值給R2DADDIR2,R2,-48;將ascii碼轉換為對應數(shù)值DADDR9 , R9 ,R2;R9 R2DSLLR9 , R9,4;R9左移四位DADDI R1,R1,1;偏移量加1SLTIR2,R1,4;R1小于4，R2置1BNEZR2,LOOP;R2為1跳轉到LOOPDSRLR9,R9,4;R9右移4位，循環(huán)中多左移了一次HALT(

4、2)、運行結果循環(huán)輪數(shù)1234R9的值（BCD整數(shù)）3393903901(3)、程序效率指令總條數(shù)（不算HALT）運行總時間（節(jié)拍數(shù)）946【實驗2】實驗要求：在人工完成習題3.11之后，在WinMIPS64模擬器上運行對應的程序，分別按(1)(2)(3)小問的條件設置模擬器的運行模式，記錄相應的時鐘周期數(shù)。實驗報告：(1) 程序清單；(2) 程序時間對比題目小問(1)(2)(3)人工計算的時鐘周期數(shù)在模擬器上實測的時鐘周期數(shù)(3) 人工計算值與實測值的差異原因分析，如果有差異的話；(4) 至少1段自己認為有價值的“時鐘周期圖”片段抄錄或者打印，加注釋。解：（1）、程序清單(1)、(2)所用程

5、序shiyan2.s.textDADDIR2,R2,0DADDIR3,R2,396LOOP:LWR1,0(R2)DADDUIR1,R1,1SWR1,0(R2)DADDUIR2,R2,4DSUBR4,R3,R2BNEZR4,LOOPHALT(3)所用程序shiyan3.s.textDADDIR2,R2,0DADDIR3,R2,396LOOP:LWR1,0(R2)DADDUIR2,R2,4DADDUIR1,R1,1DSUBR4,R3,R2BNEZR4,LOOPSWR1,-4(R2)HALT（2）、程序時間對比題目小問(1)(2)(3)人工計算的時鐘周期數(shù)1684991598在模擬器上實測的時鐘周期

6、數(shù)1493897606（3）、人工計算值與實測值的差異原因分析實測時鐘周期數(shù)與人工計算均有差異，具體原因如下：(1)，通過觀察時鐘周期圖，發(fā)現(xiàn)人工計算的時候，運行跳轉指令到下一個循環(huán)LW指令，延遲周期為4個時鐘周期，而在實測中，這個延遲周期為2個時鐘周期，共減少了2*98=196個時鐘周期。同時因為添加了兩條指令，所以實測比人工計算更少。(2)，因為加入了定向路徑，所以在運算跳轉指令到下一個循環(huán)的LW指令，實測延遲周期為減少為2，比人工計算的少了2個，而在執(zhí)行BNEZ指令的時候，又比人工計算的延遲一個時鐘周期。所以總共的減少時間是98*1。同時添加了兩條指令，所以實測比人工計算更少。(3)，未通過指令調(diào)度的時候，執(zhí)行LW指令會引起一個時鐘周期的時延，而調(diào)整指令之后，這個時延期間用于執(zhí)行DADDUI R2,R2,4指令。因而是時延比未進行指令調(diào)度相比減少了。而實測值與人工計算不同主要是最后的一次跳轉分支指令預測失敗，需要回退選擇另一條分支繼續(xù)執(zhí)行程序。所以導致時鐘周期增加。(4) 至少1段自己認為有價值的“時鐘周期圖”片段抄錄或者打印，加注釋a.未進行指令調(diào)度的時鐘周期圖（最后兩次循環(huán)）：圖 1 未進行指令調(diào)度的時鐘周期圖b.進行指令調(diào)度的時鐘周期圖（最后兩