北京邮电大学实验报告课程名称 计算机系统结构计算机学院 2016111303 班王陈(2016110711)2目录实验一 WINDLX 模拟器安装及使用 .3实验准备 .错误！未定义书签。实验环境 .错误！未定义书签。实验步骤 .错误！未定义书签。实验内容及要求 .错误！未定义书签。实验过程 .错误！未定义书签。实验总结 .8实验二 指令流水线相关性分析 .9实验目的 .9实验环境 .9实验步骤 .9实验过程 .错误！未定义书签。实验总结 .16实验三 DLX 处理器程序设计 .17实验目的 .17实验环境 .错误！未定义书签。实验步骤 .错误！未定义书签。实验过程 .17A.向量加法代码及性能分析 .17B.双精度浮点加法求和代码及结果分析 .22实验总结 .27实验四 代码优化 .28实验目的 .28实验环境 .错误！未定义书签。实验原理 .28实验步骤 .错误！未定义书签。实验过程 .28实验总结+实习体会 .33实验五 循环展开 .34实验目的 .34实验环境 .错误！未定义书签。实验原理 .34实验步骤 .错误！未定义书签。实验过程 .34矩阵乘程序代码清单及注释说明 .34相关性分析结果 .39增加浮点运算部件对性能的影响 .39增加 forward 部件对性能的影响 .39转移指令在转移成功和转移不成功时候的流水线开销 .39实验总结+实习体会+课程建议 .393实验一 WINDLX 模拟器安装及使用WinDLX 模拟器的结构和功能说明1.点击运行之后，会看到一个如下图所示的窗口。它包括 Register, Code, Pipeline, Clock Cycle Diagram, Statistics, Breakpoints。接下来详细介模拟器的结构及各个部件的功能。2.Register 窗口介绍Rigister 窗口中显示的是各个寄存器的名称及内容。如下图：可以看到寄存器中以十六进制标识，从上图可以看出各个寄存器中的内容。2.Code 窗口介绍在没有进行任何执行的时候，初次打开 code 窗口，即为下图所示4窗口现实的信息是各个存储器内同。第一列标识存储器的地址；第二列是机器代码，用 16 进制表示；第三列是汇编指令。当我们点击上方的 ，可以选择单步或多步执行（也可以使用快捷键F7 或 F8） 。若选择单步执行，每按一次 F7，指令执行一次，可以看到，一次执行的为 IF-ID-intEX-MEM-WB，没执行一次还有颜色的变化。颜色是用来标识指令处于哪个流水段的，如下图。当然，我们也可以使用多步执行，按快捷键 F8，选择 5 步流水，即可。3.Pipeline 窗口介绍通过阅读 WinDLX 模拟器说明书可以知道，Pipeline 窗口显示的是 DLX 处理器的内部结构。窗口用下图标识 DLX 五段流水。当然，如同 Code 窗口介绍讲述的那样，不同的颜色显示了指令处于哪段流水线。使用快捷键 F7 单步执行，可以明显的看出，不同时候流水段执行的不同指令。如下图。5图片反映的正式与 Code 中所处的时刻相同的指令流水。可以清晰看到不同流水段执行的是哪条指令。4.Clock Cycle Diagram 窗口实验准备中我们已经知道，该窗口显示的是流水线的时空图。时空图反映的是不同时隙内的运行情况。如下图。在我看来，时空图是最好理解的。因为它反映的就是流水段的并行程度。在这个 DLX 模拟器中，并不存在一些数据