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河北大学工商学院计算机系统结构课程设计学部信息科学与工程学部学科门类工学专业网络工程班级网络一班学号2007480218姓名张杨2010年6月20日目录第1章引言 1第2章WinDLX指令集 22.1WinDLX指令集简介 22.2WinDLX指令集结构 2第3章WinDLX模拟器 33.1WinDLX模拟器的安装 33.2WinDLX模拟器的配置 33.3WinDLX运行及模拟结果分析 3第4章基于WinDLX模拟器的流水线模拟与分析 44.1结构相关 44.2数据相关 44.3指令调度 5第5章基于SimpleScalar模拟器的Cache性能分析 75.1实验目的 75.2SimpleScalar简介 75.3测试程序分析 75.4实验内容及步骤 75.5实验结果分析 7总结 8参考文献 9第1章引言20世纪70年代初,人们开始认识到软件价格要比硬件增长的快,编译器和操作系统越来越大,因此人们希望引入强有力的、基于软件的系统结构来解决软件危机。DEC的VAX系列因而登上历史舞台,VAX的设计目标是简化高级语言的编译,其指令集结构就是CISC的典范,有300多条指令,十几种寻址方式,指令字长度从1字节到53字节,具有高度的正交性,甚至允许把高级语言的一条语句直接映射为一条机器指令。EachinstructioninaCISCinstructionsetmightperformaseriesofoperationsinsidetheprocessor.每个指令集CISC的指令可能在执行处理器系列内的行动,Thisreducesthenumberofinstructionsrequiredtoimplementagivenprogram,andallowstheprogrammertolearnasmallbutflexiblesetofinstructions.这将减少所需的指令数实现一个给定的程序,并允许程序员学****一个小而灵活的指令集。但1991年Bhandarkar和Cark给出了VAX与RISC计算机比较后有关缺点的大量分析,在技术上宣布了VAX的死刑。 20世纪80年代初,计算机系统结构开始为语言提供高级硬件支持的方向转移出来为了提高CPU的执行速度,RISC应运而生。1975年,IBM801开始研制,项目负责人JohnCocke因此获得Eckert-Mauchly奖和Turing奖。1980年,Patterson和他在Berkeley的同事们研发了RISC-1和RISC-2。1981年,Hennessy和他在Stanford的同事们发表了介绍MIPS(MicroprocessorwithoutInterlockedPipelineSystem)的文章。这些研究成果被工业界广泛采用,MIPS系列是RISC的典型代表。20世纪80年代RISC型CPU诞生了,相对于CISC型CPU,RISC型CPU不仅精简了指令系统,还采用了一种叫做“超标量和超流水线结构”,大大增加了并行处理能力。1995年左右,设计师开始使用高性能通用处理器和科学应用处理器的技术来设计DSP(数字信号处理)指令集结构,使其有更高的并行度,更快的时钟频率,更简单的类RISC指令集。由于RISC的指令格式统一,种类比较少,寻址方式也比复杂指令集少,处理速度提高很多了。因此RISC指令系统更加适合高档服务器的操作系统UNIX和Linux。目前在中高档服务器中普遍采用RISC指令系统的CPU,特别是高档服务器全都采用RISC指令系统的CPU。第2章WinDLX指令集2.1WinDLX指令集简介在《计算机系统结构-量化研究方法》一书中,作者定义DLX是世界上第二台多元未饱和的计算机——它是当今实验与商业计算机的平均。DLX指令集结构是对当前大多数指令集结构研究的结果,是一种适合于学****和研究的指令集结构模型,不仅仅因为它在当前十分流行,同时因为它是一种容易理解的系统结构。WinDLX便是一个基于Windows的DLX模拟器。2.2WinDLX指令集结构2.2.1WinDLX的寄存器DLX有32个32位通用寄存器(GPR),名称为R0,R1,R2,…,R31,另外还有一组浮点寄存器(FPR)它们既可以用作32个32位单精度浮点寄存器,也可以奇偶配对来存储双精度浮点数,即F0和F1构成一个64位双精度浮点数寄存器,F2和F3构成一个64位双精度浮点数寄存器,以此类推。这些64位浮点数寄存器被命名为F0,F2,…,F28,F30这样,DLX就提供了32个32位单精度浮点数寄存器或16个64位双精度浮点数寄存器。寄存器R0的值永远是零。有这样一个特点,就可以利用这个寄存器由简单指令集来合成一组有用的操作。另外,还有一些特殊用途的寄存器,这些寄存器可以和通用寄

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