計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)

1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)完成時(shí)間：2012年3月27日 【補(bǔ)充習(xí)題2.14】模擬以下MIPS程序的單條指令運(yùn)行方式，在表中用16進(jìn)制編碼記錄每一步產(chǎn)生的結(jié)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(diǎn)數(shù)的格式是IEEE754序號(hào)結(jié)果寄存器名稱結(jié)果值（16進(jìn)制）序號(hào)結(jié)果寄存器名稱結(jié)果值（16進(jìn)制）1R138無無2F00.59F20.253R2110R114F110.011無無5F21.012F20.1256F20.513R107R1214無無【實(shí)驗(yàn)1】實(shí)驗(yàn)要求：用MIPS64指令編寫一個(gè)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(zhuǎn)換為一個(gè)4位BCD整數(shù)，賦給R9。在WinMIPS64模擬器調(diào)試通過。實(shí)驗(yàn)報(bào)告：(1) 程序清單；(2) 運(yùn)行結(jié)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(yùn)行總時(shí)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(gè)字符賦值給R2DADDIR2,R2,-48;將ascii碼轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)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(zhuǎn)到LOOPDSRLR9,R9,4;R9右移4位，循環(huán)中多左移了一次HALT(

4、2)、運(yùn)行結(jié)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(yùn)行總時(shí)間（節(jié)拍數(shù)）946【實(shí)驗(yàn)2】實(shí)驗(yàn)要求：在人工完成習(xí)題3.11之后，在WinMIPS64模擬器上運(yùn)行對(duì)應(yīng)的程序，分別按(1)(2)(3)小問的條件設(shè)置模擬器的運(yùn)行模式，記錄相應(yīng)的時(shí)鐘周期數(shù)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告：(1) 程序清單；(2) 程序時(shí)間對(duì)比題目小問(1)(2)(3)人工計(jì)算的時(shí)鐘周期數(shù)在模擬器上實(shí)測(cè)的時(shí)鐘周期數(shù)(3) 人工計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的差異原因分析，如果有差異的話；(4) 至少1段自己認(rèn)為有價(jià)值的“時(shí)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(shí)間對(duì)比題目小問(1)(2)(3)人工計(jì)算的時(shí)鐘周期數(shù)1684991598在模擬器上實(shí)測(cè)的時(shí)鐘周期

6、數(shù)1493897606（3）、人工計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的差異原因分析實(shí)測(cè)時(shí)鐘周期數(shù)與人工計(jì)算均有差異，具體原因如下：(1)，通過觀察時(shí)鐘周期圖，發(fā)現(xiàn)人工計(jì)算的時(shí)候，運(yùn)行跳轉(zhuǎn)指令到下一個(gè)循環(huán)LW指令，延遲周期為4個(gè)時(shí)鐘周期，而在實(shí)測(cè)中，這個(gè)延遲周期為2個(gè)時(shí)鐘周期，共減少了2*98=196個(gè)時(shí)鐘周期。同時(shí)因?yàn)樘砑恿藘蓷l指令，所以實(shí)測(cè)比人工計(jì)算更少。(2)，因?yàn)榧尤肓硕ㄏ蚵窂?，所以在運(yùn)算跳轉(zhuǎn)指令到下一個(gè)循環(huán)的LW指令，實(shí)測(cè)延遲周期為減少為2，比人工計(jì)算的少了2個(gè)，而在執(zhí)行BNEZ指令的時(shí)候，又比人工計(jì)算的延遲一個(gè)時(shí)鐘周期。所以總共的減少時(shí)間是98*1。同時(shí)添加了兩條指令，所以實(shí)測(cè)比人工計(jì)算更少。(3)，未通過指令調(diào)度的時(shí)候，執(zhí)行LW指令會(huì)引起一個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)延，而調(diào)整指令之后，這個(gè)時(shí)延期間用于執(zhí)行DADDUI R2,R2,4指令。因而是時(shí)延比未進(jìn)行指令調(diào)度相比減少了。而實(shí)測(cè)值與人工計(jì)算不同主要是最后的一次跳轉(zhuǎn)分支指令預(yù)測(cè)失敗，需要回退選擇另一條分支繼續(xù)執(zhí)行程序。所以導(dǎo)致時(shí)鐘周期增加。(4) 至少1段自己認(rèn)為有價(jià)值的“時(shí)鐘周期圖”片段抄錄或者打印，加注釋a.未進(jìn)行指令調(diào)度的時(shí)鐘周期圖（最后兩次循環(huán)）：圖 1 未進(jìn)行指令調(diào)度的時(shí)鐘周期圖b.進(jìn)行指令調(diào)度的時(shí)鐘周期圖（最后兩