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实验存档-计算机体系结构/计算机系统结构上机实验
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《计算机体系结构》实验报告 2024 年 4 月
第 1 页 共 36 页
2024 年
《计算机体系结构》
实验报告
学 院
:
计算机与通信工程学院
班 级
:
学 号
:
姓 名
:
实 验 学 时
:
4 学时
时 间
:
2024 年 3 月 27 日
成 绩
《计算机体系结构》实验报告 2024 年 4 月
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实验平台
1. 本实验来自《计算机系统结构模拟实验》(张晨曦,同济大学软件学院)
2. 实验平台来自张晨曦教授提供的“系统结构实验模拟器”
目录
实验一:MIPS 指令系统和 MIPS 体系结构
实验二:流水线及流水线中的冲突
实验三:指令调度和延迟分支
实验四:Cache 性能分析
实验五:Tomasulo 算法
实验六:再定序缓冲(ROB)工作原理
《计算机体系结构》实验报告 2024 年 4 月
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实验一 MIPS 指令系统和 MIPS 体系结构
1.1 实验目的
1. 了解和熟悉指令级模拟器。
2. 熟练掌握 MIPSsim 模拟器的操作和使用方法。
3. 熟悉 MIPS 指令系统及其特点,加深对 MIPS 指令操作语义的理解。
4. 熟悉 MIPS 体系结构。
1.2 实验平台
实验平台采用指令级和流水线操作级模拟器 MIPSsim(在目录 MIPSsim 里)。
设计:张晨曦教授,版权所有。
1.3 实验内容和步骤
首先要阅读 MIPSsim 模拟器的使用方法(见附录:MIPSsim 使用手册),然后了解
MIPSsim 的指令系统。
1. 启动 MIPSsim(双击 MIPSsim.exe)。
2. 点击“配置”→“流水方式”,使模拟器工作在非流水方式下。
3. 阅读附录,熟悉 MIPSsim 模拟器的操作和使用方法。
可以先载入一个样例程序(在本模拟器所在的文件夹下的“样例程序”文件夹中),然
后分别以单步执行一条指令、执行多条指令、连续执行、设置断点等的方式运行程序,观察
程序的执行情况,观察 CPU 中寄存器和存储器的内容的变化。
4. 选择“文件”→“载入程序”选项,加载样例程序 alltest.asm,然后查看“代码”窗口,
查看程序所在的位置(起始地址为 0x00000100)。
5. 查看“寄存器”窗口 PC 寄存器的值:[PC] = 0x00000000 。
6. 执行 load 和 store 指令。步骤如下:
(1)单步执行一条指令(F7)。
(2)下一条指令地址为 0x00000004 , 是一条 有 (有,无)符号载入 字节 (字
节,半字,字)指令。
《计算机体系结构》实验报告 2024 年 4 月
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(3)单步执行 1 条指令(F7)。
(4)查看 R1 的值,[R1]= 0xFFFFFFFFFFFFFF80_。
(5)下一条指令地址为 0x00000008 ,是一条 有 (有,无)符号载入 字 (字,
半字,字)指令。
(6)单步执行 1 条指令。
《计算机体系结构》实验报告 2024 年 4 月
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(7)查看 R1 的值,[R1]= 0x0000000000000080。
(8)下一条指令地址为 0x0000000C ,是一条 无 (有,无)符号载入 字 (字,
半字,字)指令。
(9)单步执行 1 条指令。
(10) 查看 R1 的值,[R1]= 0x0000000000000080 。
(11) 单步执行 1 条指令。
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DarcyZengOfficial
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