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.globalCountCount:.word10；10的地址值.globalTableTable:.spaceCount*4；给Table保留Count*4个字节.text.globalmainmain:;***Initializationaddir1,r0,0;IndexinTable；0+0地址值送R1addir2,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,excuteIsPrimlwr5,Table(R3)divur6,r2,r5multur7,r6,r5subur8,r2,r7beqzr8,IsNoPrim;ifr8==0,excuteIsNoPrimaddir3,r3,4;r3+4-r3jLoopIsPrim:;***WritevalueintoTableandincrementindexswTable(r1),r2addir1,r1,4;***'Count'reached?lwr9,Countsrlir10,r1,2sger11,r10,r9bnezr11,FinishIsNoPrim:;***Checknextvalueaddir2,r2,1;incrementR2jNextValueFinish:;***endtrap04、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：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：1R2=2isPRim,R4=1;2R1+4-R1;310-R9,R1/4-R10,R2+1-R2;4R1!=R3,R4=0;5Table(R3)-R5;6R2/R5-R6;7R6*R5-R7;8R2-R7-R8;9R3+4-R3;10R2=3isPRim,R4=1;11R2=3-Table(4),R1+4-R1;（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,r0,0x0Addir2,r0,0x2Addir3,r0,0x0Seqr4,r1,r3Bnezr4,lsprimLwr5,table(r3)Divur6,r2,r5Multur7,r6,r5Subur8,r2,r7Beqzr8,lsnoprimAddir3,r3,0x4JloopSwtable(r1),r2Addir1,r1,0x4Lwr9,$data(r0)Srlir10,r1,2Sger11,r10,r9Bnezr11,finishAddir2,r2,0x1JnextvalueTrap0x0nop结构相关：Instructions/cyclesSwtable(r1),r2Addir1,r1,0x4Lwr9,$data(r0)Srlir10,r1,2Sger11,r10,r9Bnezr11,finishAddir2,r2,0x1Trap0x0nop6、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。