计算机系统结构实验二控制相关.docx

深 圳 大 学 实 验 报 告课程名称：计算机体系结构实验项目名称：实验二控制相关学院：信息工程专业：集成电路设计与集成系统指导教师：史伟伟报告人：学号：班级：实验时间：实验报告提交时间：教务部制一、实验目的与要求：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。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、实验仪器： 计算机四、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。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。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。实验步骤：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：模拟中硬件配置情况、暂停及原因、条件分支、 Load/Store指令、浮点指令和traps。窗口中给出事件发生的次数和百分比。2．WinDLX可以在多种配置下工作。你可以改变流水线的控制和时间要求、存储器大小和其他几个控制模拟的参数。点击 Configuration / Floating Point Stages（点击Configuration打开菜单，然后点击Floating Point Stages菜单项），选择如下标准配置：CountDelayAddition Units:12Multiplication Units:15Division Units:119点击Configuration / Memory Size，可以设置模拟处理器的存储器大小。应设置为0x8000，然后，点击OK返回主窗口。在Configuration菜单中的其他三个配置也可以设置，它们是：Symbolic addresses, Absolute Cycle Count 和Enable Forwarding。点击相应菜单项后，在它的旁边将显示一个小钩。六、数据处理1、程序运行说明。通过”CLOCK”图，指令执行大致分为取指令，分析指令，执行指令，指令存贮和WB。其中相关往往发生在取指令，分析指令和执行指令之间。 2、存在控制相关的指令对以及导致控制相关的部件说明。存在控相关的指令有无条件转移，条件转移和复合条件转移指令。导致控制相关的部件还有”取指令”,”分析指令”和”执行指令”取指令分析指令执行指令 3、查看Statistics窗口中的各种统计数字，记录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。由控制相关引起的的暂停周期数为9，占总执行周期的6.47% 。心得体会：指导教师批阅意见：成绩评定：指导教师签字：年月日备注：注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。 2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。