计算机体系结构实验报告-实验三

计算机体系结构实验报告-实验三计算机体系结构实验报告-实验三全文共10页，当前为第1页。计算机体系结构实验报告-实验三全文共10页，当前为第1页。计算机体系结构实验报告实验三

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1.实验目的：

通过实验，熟练掌握WINDLX的操作方法，特别注意在单步执行WinDLX程序中，流水线中指令的节拍数。

2．实验内容：

（1）用WinDLX模拟器执行求素数程序prim.s。这个程序计算若干个整数的素数。

（2）单步执行两轮程序，求出素数2和3。

（3）在执行程序过程中，注意体验单步执行除法和乘法指令的节拍数，并和主菜单configuration/floatingpointslages中的各指令执行拍数进行比较。

3．实验程序

求素数程序prim.s。

;***********WINDLXExp.2:Generateprimenumbertable*************

;

;Programbeginsatsymbolmain

;generatesatablewiththefirst'Count'primenumbersfrom'Table'

;

.data

;***sizeoftable

.globalCount

Count:.word10；10的地址值

.globalTable

Table:.spaceCount*4；给Table保留Count*4个字节

.text

.globalmain

main:

;***Initialization

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addir1,r0,0;IndexinTable；0+0地址值送R1

addir2,r0,2;Currentvalue；0+2地址值送R2

;***Determine,ifR2canbedividedbyavalueintableNextValue:addir3,r0,0;HelpindexinTable；0+0地址值送R3Loop:seqr4,r1,r3;EndofTable?；IFr1==r3?Yesr4=1;elser4=0;bnezr4,IsPrim;R2isaprimenumberr4!=0,excuteIsPrim

lwr5,Table(R3)

divur6,r2,r5

multur7,r6,r5

subur8,r2,r7

beqzr8,IsNoPrim;ifr8==0,excuteIsNoPrim

addir3,r3,4;r3+4->r3

jLoop

IsPrim:;***WritevalueintoTableandincrementindex

swTable(r1),r2

addir1,r1,4

;***'Count'reached?

lwr9,Count

srlir10,r1,2

sger11,r10,r9

bnezr11,Finish

IsNoPrim:;***Checknextvalue

addir2,r2,1;incrementR2

jNextValue

Finish:;***end

trap0

计算机体系结构实验报告-实验三全文共10页，当前为第4页。4、实验流程图

5、实验步骤和结果

单步执行过程中寄存器的变化情况（1）获取素数2：

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由于R1=R3=0，所以R2=2为素数，将2送入Table（0）中。

（2）获取素数3。执行步骤以及对应的寄存器的变化情况：

1>R2=2isPRim,R4=1;2>R1+4->R1;3>10->R9,R1/4->R10,R2+1->R2;4>R1!=R3,R4=0;

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5>Table(R3)->R5;6>R2/R5->R6;7>R6*R5->R7;8>R2-R7->R8;

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9>R3+4->R3;10>R2=3isPRim,R4=1;11>R2=3->Table(4),R1+4->R1;

计算机体系结构实验报告-实验三全文共10页，当前为第8页。（3）乘法指令的节拍数为：5（-9—-5）；除法指令的节拍数为：19（-28—-10）；主菜单configuration/floatingpointslages中的各指令执行拍数：乘法为5；除法为19。正好与上述的执行过程一致。

（4）数据相关和结构相关：数据相关：

Addir1,r0,0x0

Addir2,r0,0x2

Addir3,r0,0x0

Seqr4,r1,r3

计算机体系结构实验报告-实验三全文共10页，当前为第9页。Bnezr4,lsprim

Lwr5,table(r3)

Divur6,r2,r5

Multur7,r6,r5

Subur8,r2,r7

Beqzr8,lsnoprim

Addir3,r3,0x4

Jloop

Swtable(r1),r2

Addir1,r1,0x4

Lwr9,$data(r0)

Srlir10,r1,2

Sger11,r10,r9

Bnezr11,finish

Addir2,r2,0x1

Jnextvalue

Trap0x0

nop

结构相关：

Instructions/cycles

Swtable(r1),r2

Addir1,r1,0x4

Lwr9,$data(r0)

Srlir10,r1,2

Sger11,r10,r9

Bnezr11,finish

Addir2,r2,0x1

计算机体系结构实验报告-实验三全文共10页，当前为第10页。Trap0x0

nop

6、实验总结

通过本次实验的学习，我充分理解了寄存器的变化情况一步一步反映着程序的进行情况。我基本熟练掌握windlx的操作和使用，对程序在流水线中的执行情况基本了解，观察到了cpu中寄存器和存储器的内容变化，清晰掌握数据相关和结构相关的意义。同时执行过程中的乘除法节拍也是通过Configuration，我们自己进行设定的。通过这些数据，我们可以看到数据相关以及结构相关的一些情况。本次实验使我对程序执行过程中，各个硬件的工

作状态有了更加深刻的了解和认识。

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