计算机系统结构结构相关实验报告,计算机系统结构实验报告(中南民族大学).docx...

院

专

年

系：

业：

级：

课程名称：

计算机系统结构

学

姓

号：

名：

指导教师：

年

月

日

- 0 -

班级

班级

年级

学号

专业

计算机科学与技

术

姓名

题目

名称

矩阵相乘

题目

内容

1. 掌握 DLX 的流水线运行分析，包括流水线单步执行、每个流水段功能、理解流 水线停顿、流水线建立和排空、定向技术。掌握调整 DLX 参数，如内存大小、功能 单元个数、延迟，分析对程序运行的影响。

2. 编写计算矩阵相乘的程序，掌握调试方法。

实

验

结

果

与

分

析

图一.运行结果

(使用%4d 来控制输出的齐)

- 1 -

实验

实

验

结

果

与

分

析

图二.寄存器

图三.流水线

- 2 -

实验

实

验

结

果

与

分

析

图四.内存代码

图五.内存查看

- 3 -

实验

实

验

结

果

与

分

析

图六.内存查看结果

图七.内存修改

- 4 -

实验

实

验

结

果

与

分

析

图八.内存修改结果

图九.向量使用结果

图十.未使用向量的结果

- 5 -

开始输入矩阵A 的行数输

开始

输入矩阵A 的行数

输入矩阵A的

列数和B的行 数

输入矩阵B的 列数

读入A矩阵元 素

输出A矩阵元 素

读入B矩阵元 素

输出B矩阵元 素

计算AXB矩 阵，得C矩阵

输出C矩阵

实

验

结

果

与

分

析

图十一.程序流程

- 6 -

f1=A的行数，f2=A 的列数和B的行 数，f3=B

f1=A的行数，f2=A 的列数和B的行 数，f3=B的列数

A的元素个数

R4=f1*f2，R2=A矩 阵首地址， R6=f1，R8=f2

输入A矩阵的元素

R4--

输出A矩阵同一行 的元素，R6--

R11=0,R4=0,R5=0

计算A矩阵和B矩阵 的结果C矩阵

R6=0

R5++

把R11存入C矩阵，

位置为R4，R4+1，

R6+1

Temp=temp+ A矩阵R10位置的元 素*B矩阵R7位置的

元素，R10+1

R10为当前行的元 素位置，R9为当前 行最后一个元素的

位置

R5控制行，R6控制 列

输入A元素流程

实

验

结

果

与

分

析

R5>f1?

R1=f6,R10=R5*R1

输出A矩阵流程

输出C矩阵

Y

结束

R6=0？ Y

N

输入换行，R8--，

R6=f2

R7=0,R11=0,

R9=(R5+1)*f1

R8=0？

Y

R10>R9?

同上输入B矩阵和 输出B矩阵

同上输入B矩阵和 输出B矩阵

开始

N

N

R4=0?

N

N

R6>f3?

图十二.算法设计图

- 7 -

实验

实

验

结

果

与

分

析

实验结果分析：

本次实验中，学会使用 DLX 软件，对于其汇编代码有一个整体上的 认识。具体有如下几个小点：

熟悉 DLX 的仿真硬件系统结构，包括寄存器、计算功能单元、指令系 统、流水线。

熟悉 DLX 仿真软件的功能，包括主要的功能界面。

掌握 DLX 应用程序的编程和调试技术。

掌握 DLX 的流水线运行分析，包括流水线单步执行、每个流水段功能、 理解流水线停顿、流水线建立和排空、定向技术。

掌握调整 DLX 参数，如内存大小、功能单元个数、延迟，分析对程序 运行的影响

通过编写矩阵相乘来检验掌握的程度，对与在其中出现的问题进行 分析，和解决。能通过单步执行来调试程序，找出出错点和逻辑错误点， 并加以改正。

在实验中，几个重点难点。首先是从主程序中跳 InputUnsigned 函 数中，对于参数的传递要有一个清楚的认识。其次是，对于系统自陷 trap 要有一个认识，如 trap 0 是结束、trap 3 是输入和 trap 5 是输出，当然 也有传递的参数也是重点分别是 r1 和 r14。

对于向量的使用也有一个初步的认识，当使用向量时，程序的流水线 明显比不适用向量快的多，结果的截图也很清楚的说明了这个问题。

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程序

程

序

代

码

.data

;*** Prompts for input ;输入提示部分

: .space 64

: .space 64

: .space 64

Prompt1: .asciiz "输入 A 矩阵的行:"

Prompt2: .asciiz "输入 A 矩阵的列和 B 矩阵的列: " Prompt3: .asciiz "输入 B 矩阵的列:"

Prompt4: .asciiz "输入 A 矩阵元素 r:"

Prompt5: .asciiz "输入 A 矩阵元素:"

;*** Data for printf-Trap ;输出数据设置部分

PrintfFormat: .asciiz "%d "

.align 2

PrintfPar: .word PrintfFormat

PrintfValue: .space 4

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