计算机体系结构控制相关的实验
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2010-05-24
10:46:14
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实验二 控制相关
一．实验目的：
通过本实验，加深对控制相关的理解，了解控制相关对 CPU 性能的影响。
二．实验内容：
1. 用 WinDLX 模拟器运行程序 structure_d.s 。
2. 通过模拟，找出存在控制相关的指令对以及导致控制相关的部件。
3．由控制相关引起的暂停时钟周期数，计算暂停时钟周期数占总执行周期数的百
分比。
4．论述控制相关对 CPU 性能的影响，讨论解决控制相关的方法。
三．实验原理：
控制相关是指因为程序的执行方向可能被改变而引起的相关。可能改变程序执行
方向的指令通常有无条件转移、一般条件转移、复合条件转移、子程序调用、中断等。
1． 无条件转移
无条件转移指令一般能够在指令分析器中就执行完成，因此一般对指令执行部件
的工作不会造成影响。
2． 条件转移
条件转移指令有两种：一般条件转移指令和复合条件转移指令。
对于一般条件转移指令，相关最严重的情况发生在条件码是上一条指令产生的。
转移不成功对先行控制器的影响不大，而转移成功时，不仅指令执行过程变成了完全
串行，而且要作废已经取到先行指令缓冲栈中的大量指令，从而白白增加了处理机与
主存之间的通信量。
对于复合条件转移指令，如果转移不成功，则就象一条普通的运算型指令一样。
如果转移成功，不仅要全部或部分作废先行指令缓冲栈中已经预取的指令，还可能要
作废先行操作栈中的指令和先行读数栈中的操作数，作废当前在指令分析器中分析的
指令。
四．WinDLX 的窗口配置：
1．Statistics 窗口：
将待运行程序装入主存后按 F5 使程序完成执行，出现消息"Trap #0 occurred"
表明最后一条指令 trap 0 已经执行， Trap 指令中编号“0”没有定义，只是用来终止
程序。双击图标 Statistics。Statistics 窗口提供各个方面的信息：模拟中硬件配置情
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