windlx模拟器熟悉及流水线指令相关分析

Windlx模拟器与流水线相关（红色是作业）

（请先认真阅读WinDLX教程）

1.用WinDLX模拟器执行下列三个程序：

●求阶乘程序fact.s

●求最大公约数程序gcm.s

●求素数程序prim.s

分别以步进、连续、设置断点的方式运行程序，观察程序在流水线中的执行情况，观察CPU中寄存器和存储器的内容。

注意：fact.s中调用了input.s中的输入子程序。load程序时，要两个程序一起装入（都select后再点击load）。gcm.s也是如此。

在报告中：

1.1阐述程序的作用和运行原理

1.2跟踪CPU中寄存器和存储器内容，把造成其内容发生变化的指令、操作涵义、变

化情况（以截图体现）体现出来。

2.用WinDLX运行程序structure_d.s，通过模拟：

●找出存在结构相关的指令对以及导致结构相关的部件；

●记录由结构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；

●论述结构相关对CPU性能的影响，讨论解决结构相关的方法。

在报告中：

2.1分析并找出全部结构相关的指令、原因、流水线停顿截图、停顿时钟周期数（循环

的只写一轮）

2.2分析并找出导致结构相关的部件

2.3记录由结构相关引起的暂停时钟周期数、总执行周期数、计算暂停时钟周期数占总

执行周期数的百分比

2.4论述结构相关对CPU性能的影响，讨论解决结构相关的方法

3在不采用定向技术的情况下（去掉Configuration菜单中Enable Forwarding选项前的勾选符），用WinDLX运行程序data_d.s。记录数据相关引起的暂停时钟周期数以及程序执行的总时钟周期数，计算暂停时钟周期数占总执行周期数的百分比。

在报告中：

3.1分析并写出全部数据相关的指令、原因、流水线停顿截图、停顿时钟周期数（循环

的只写一轮）

3.2数据相关引起的暂停时钟周期总数、程序执行的总时钟周期数、计算暂停时钟周期

数占总执行周期数的百分比

4在采用定向技术的情况下（勾选Enable Forwarding），用WinDLX再次运行程序data_d.s。

重复上述2中的工作，并计算采用定向技术后性能提高的倍数。

在报告中：

4.1分析并写出此时全部数据相关的指令、原因、流水线停顿截图、暂停时钟周期数（循

环的只写一轮

4.2数据相关引起的暂停时钟周期数、程序执行的总时钟周期数、计算采用定向技术后

性能提高的倍数

预备知识

1. WinDLX

WinDLX模拟器是一个图形化、交互式的DLX流水线模拟器，能够演示DLX流水线是如何工作的。该模拟器可以装载DLX汇编语言程序（后缀为“.s”的文件），然后单步、设断点或是连续执行该程序。CPU的寄存器、流水线、I/O和存储器都可以用图形表示出来，以形象生动的方式描述DLX流水线的工作过程。模拟器还提供了对流水线操作的统计功能，便于对流水线进行性能分析。

有关WinDLX的详细介绍，见WinDLX教程。

2. 熟悉WinDLX指令集和WinDLX源代码的编写

3. 复习和掌握教材中相应的内容

（1）DLX基本流水线

（2）流水线的结构相关

结构相关：当指令在重叠执行过程中，硬件资源满足不了指令重叠执行的要求，发生资源冲突时，将产生“结构相关”。

计算机系统结构考试计算题

3.12 有一指令流水线如下所示 （1） 求连续输入10条指令，该流水线的实际吞吐率和效率； （2） 该流水线的“瓶颈”在哪一段？请采取两种不同的措施消除此“瓶颈”。 对于你所给出的两种新的流水线，连续输入10条指令时，其实际吞吐率和效率各是多少？ 解：（1） 2200(ns)2009200)10050(50t )1n (t T max m 1 i i pipeline =?++++=?-+?=∑= )(ns 220 1 T n T P 1pipeline -== 45.45%11 5 4400T P m t T P E m 1 i i ≈=? =?? =∑= （2）瓶颈在3、4段。 ? 变成八级流水线（细分） 850(ns)509850t 1)(n t T max m 1 i i pipeline =?+?=?-+?=∑= )(ns 85 1 T n T P 1pipeline -== 58.82%17 10 8400T P m ti T P E m 1 i ≈=? =?? =∑= ? 重复设置部件 出 50ns 50ns 100ns 200ns

)(ns 85 1 T n T P 1pipeline -== 58.82%17 10885010400E ≈=??= 3.13 4段组成，3段时，一次，然4段。如果 需要的时间都是，问： （1） 当在流水线的输入端连续地每时间输入任务时，该流水线会发生 什么情况？ （2） 此流水线的最大吞吐率为多少？如果每输入一个任务，连续处理 10个任务时的实际吞吐率和效率是多少？ （3） 当每段时间不变时，如何提高该流水线的吞吐率？仍连续处理10个 任务时，其吞吐率提高多少？ （2） t ?t ?2

计算机体系结构实验报告二

实验二结构相关 一、实验目得: 通过本实验,加深对结构相关得理解,了解结构相关对CPU性能得影响。 二、实验内容: 1、用WinDLX模拟器运行程序structure_d、s 。 2、通过模拟,找出存在结构相关得指令对以及导致结构相关得部件。 3、记录由结构相关引起得暂停时钟周期数,计算暂停时钟周期数占总执行 周期数得百分比。 4、论述结构相关对CPU性能得影响,讨论解决结构相关得方法。 三、实验程序structure_d、s LHI R2, (A>>16)&0xFFFF 数据相关 ADDUI R2, R2, A&0xFFFF LHI R3, (B>>16)&0xFFFF ADDUI R3, R3, B&0xFFFF ADDU R4, R0, R3 loop: LD F0, 0(R2) LD F4, 0(R3) ADDD F0, F0, F4 ;浮点运算,两个周期,结构相关 ADDD F2, F0, F2 ; < A stall is found (an example of how to answer your questions) ADDI R2, R2, #8 ADDI R3, R3, #8 SUB R5, R4, R2 BNEZ R5, loop ;条件跳转 TRAP #0 ;; Exit < this is a ment !! A: 、double 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 B: 、double 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 四、实验过程 打开软件,load structure_d、s文件,进行单步运行。经过分析,此程序一 次循环中共有五次结构相关。(Rstall 数据相关Stall 结构相关) 1)第一个结构相关:addd f2,,f0,f2 由于前面得数据相关,导致上一条指令addd f0,f0,f4暂停在ID阶段,所以下一条指令addd f2,,f0,f2发生结构相关,导致相关得部件:译码部件。

计算机系统结构实验报告

计算机系统结构实验报告 一．流水线中的相关 实验目的： 1. 熟练掌握WinDLX模拟器的操作和使用，熟悉DLX指令集结构及其特点； 2. 加深对计算机流水线基本概念的理解； 3. 进一步了解DLX基本流水线各段的功能以及基本操作； 4. 加深对数据相关、结构相关的理解，了解这两类相关对CPU性能的影响； 5. 了解解决数据相关的方法，掌握如何使用定向技术来减少数据相关带来的暂停。 实验平台： WinDLX模拟器 实验内容和步骤： 1.用WinDLX模拟器执行下列三个程序： 求阶乘程序fact.s 求最大公倍数程序gcm.s 求素数程序prim.s 分别以步进、连续、设置断点的方式运行程序，观察程序在流水线中的执行情况，观察 CPU中寄存器和存储器的内容。熟练掌握WinDLX的操作和使用。 2. 用WinDLX运行程序structure_d.s，通过模拟找出存在资源相关的指令对以及导致资源相 关的部件；记录由资源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；论述资源相关对CPU性能的影响，讨论解决资源相关的方法。 3. 在不采用定向技术的情况下（去掉Configuration菜单中Enable Forwarding选项前的勾选符），用WinDLX运行程序data_d.s。记录数据相关引起的暂停时钟周期数以及程序执行的 总时钟周期数，计算暂停时钟周期数占总执行周期数的百分比。 在采用定向技术的情况下（勾选Enable Forwarding），用WinDLX再次运行程序data_d.s。重复上述3中的工作，并计算采用定向技术后性能提高的倍数。 1. 求阶乘程序 用WinDLX模拟器执行求阶乘程序fact.s。这个程序说明浮点指令的使用。该程序从标准 输入读入一个整数，求其阶乘，然后将结果输出。 该程序中调用了input.s中的输入子程序，这个子程序用于读入正整数。 实验结果： 在载入fact.s和input.s之后，不设置任何断点运行。 a.不采用重新定向技术，我们得到的结果

第05章 流水线课后习题

第5章课后习题 1．填空题 (1) 衡量流水线性能的主要指标有 (2) 指令乱序流动可能造成 (3) 解决数据相关主要有 (4) 超标量处理机开发的是 行性。 (1). 吞吐率、加速比、效率 (2). 先写后读、先读后写、写写 (3). 推后分析、设置专用路径 (4). 空间、时间 2．假设一条指令的执行过程分为"取指令"、"分析"和"执行"三段，每一段的时间分别为△t、2△t和3△t。在下列各种情况下，分别写出连续执行n条指令所需要的时间表达式。 (1) 顺序执行方式。 (2) 仅"取指令"和"执行"重叠。 (3) "取指令"、"分析"和"执行"重叠。 第2题 (1) 顺序执行时每条指令用时=△t+2△t+3△t=6△t， 因此n条指令所需要的时间=6n*△t (2) 第一条指令完成需要时间=△t+2△t+3△t=6△t，根据题义，下一条指令的"取指令"与上一条指令"执行"的最后一个△t重叠。因此，自从第一条指令完成后，每隔4△t完成一条指令。所以余下的n-1条指令用时(n-1)*4△t. 所以，n条指令所需要的时间=6△t+(n-1)*4△t=2(2n+1)△t。 (3) 第一条指令完成需要时间=△t+2△t+3△t=6△t，由于一条指令的"取指令"和"分析"阶段和下一条指令的"执行"阶段重叠，因此，此后每3△t 完成一条指令，余下的n-1条指令用时(n-1)*3△t. 因此n条指令所需要的时间=6△t+(n-1)*3△t=3(n+1)△t

3．用一条5个功能段的浮点加法器流水线计算F＝。每个功能段的延迟时间均相等，流水线的输出端与输入端之间有直接数据通路，而且设置有足够的缓冲寄存器。要求用尽可能短的时间完成计算，画出流水线时空图，计算流水线的实际吞吐率、加速比和效率。 第3题 假设每个功能段的延迟时间为△t。 F＝=[(A1+1A2)+6(A3+2A4)+8(A5+3A6)]+9[(A7+4A8)+7(A9+5A10)] 由上面的时空图可以看出，在20△t时间内共完成9个加法操作。因此： 吞吐率为：TP= 9/20=0.45 加速比为：Sp= 9*5/20=2.5 效率为：E= 45/(20*5)=45% 4．设有一个15000条指令的程序在一台时钟速率为25MHz的线性流水线处理机上执行。假设该指令流水线有5段，并且每个时钟周期发射一条指令。忽略由于转移指令和无序执行造成的损失。 (1) 用该流水线执行这一程序，并用流过延迟与其相等的一个等效非流水线处理机执行同一程序，将两者加以比较，并计算其加速比。 (2) 该流水线处理机的效率是多少？ (3) 计算该流水线的吞吐率。 第4题 (1) 等效的非流水处理机执行一条指令需要的时间是5个时钟周期。依照加速比定义， (2) 效率E为

实验六-实验报告

《数据库原理》实验报告 实验六、视图和图表的定义及使用实验 姓名胡艺敏学号38 系别 女 数计学院 班 级 11计科师 范 主讲教师江凤莲指导教师江凤莲实验日期2013 4-27 专 业 计算机 课程名称数据库原理同组实验者 一、实验目的 使学生掌握利用SQL Server企业管理器的视图创建向导和图表创建向导建立视图表和关系图（图表），加深对视图和图表概念的理解，了解视图和图表的作用。 二、实验要求 1）调出创建视图向导，在图书-读者库中按下列T-SQL描述创建读者视图。 CREATE VIEW 读者_VIEW AS SELECT 图书.*，借阅.* FROM 图书,借阅,读者 WHERE 图书.书号=借阅.书号AND借阅.读者编号=读者.编号; 2）调出向导，按T-SQL描述创建借阅_计算机图书视图。 CREATE VIEW 借阅_计算机图书 AS SELECT 图书.*，借阅.* FROM 图书，借阅 WHERE 图书.书号=借阅.书号AND图书.类别=‘计算机’ 3）调出创建图表向导，完成在图书_读者数据库中建立图书_借阅图表的操作。要求该图表包括图书和借阅两个表，通过“图书.书号=借阅.书号”外码与被参照表之间的关联。 4）查看以上视图和图表的属性，并修改到正确为止。 三、实验类型：验证、设计、综合 四、实验环境

Microsoft SQL Server 2000 五、实验内容: （1）实验代码（可加附页）： （1）基本操作实验 1）查看图书-读者库结构信息，根据给定的T-SQL语句确定视图结构信息，如表10所示。 表10 视图结构信息 序号视图名 数据库 名 相关表名列定义元组定义 1 读者_VIEW 图书-读 者 图书,借阅, 读者 图书.*， 借阅.* 图书.书号=借阅.书号 AND 借阅.读者编号=读者. 编号 2 借阅_计算 机图书 图书-读 者 图书，借阅 图书.*， 借阅.* 图书.书号=借阅.书号 AND图书.类别='计算机' 2）查看图书-读者库结构信息，根据题目要求确定图表结构信息，如表11所示。 表11 图表结构信息 图表名数据库名主表名参照表 名 关联定义 读者_VIEW 图书-读 者 借阅图书图书.书号=借阅.书号 （2）实验结果（可加附页）：

计算机体系结构实验报告二

实验二结构相关 一、实验目的： 通过本实验，加深对结构相关的理解，了解结构相关对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，找出存在结构相关的指令对以及导致结构相关的部件。 3. 记录由结构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. 论述结构相关对CPU性能的影响，讨论解决结构相关的方法。 三、实验程序structure_d.s LHI R2, (A>>16)&0xFFFF 数据相关 ADDUI R2, R2, A&0xFFFF LHI R3, (B>>16)&0xFFFF ADDUI R3, R3, B&0xFFFF ADDU R4, R0, R3 loop: LD F0, 0(R2) LD F4, 0(R3) ADDD F0, F0, F4 ；浮点运算，两个周期，结构相关 ADDD F2, F0, F2 ; <- A stall is found (an example of how to answer your questions) ADDI R2, R2, #8 ADDI R3, R3, #8 SUB R5, R4, R2 BNEZ R5, loop ；条件跳转 TRAP #0 ;; Exit <- this is a comment !! A: .double 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 B: .double 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

四、实验过程 打开软件，load structure_d.s文件，进行单步运行。经过分析，此程序一 次循环中共有五次结构相关。（R-stall 数据相关Stall- 结构相关） 1)第一个结构相关：addd f2,,f0,f2 由于前面的数据相关，导致上一条指令addd f0,f0,f4暂停在ID阶段，所以下一条指令addd f2,,f0,f2发生结构相关，导致相关的部件：译码部件。 2)第二个结构相关：ADDI R2, R2, #8，与第一个结构相关类似。由于数据相关， 上一条指令暂停在ID阶段，所以导致下一条指令发生结构相关。

体系结构windlx流水线实验报告

实验一基本实验 ----by 王琳 PB07210432 1. 实验目的： 1）熟悉计算机流水线基本概念 2）了解DLX基本流水线的各段的功能 3）了解各种不同指令在流水线中的实际流动情况 4）对流水线做性能分析 5）了解影响流水线效率的因素——数据相关、结构相关、控制相关，了解相关的种类 6）了解解决数据相关的方法 2. 实验平台：WinDLX仿真器 WinDLX简介: 是一个图形化、交互式的DLX流水线仿真器。 可以装入DLX汇编语言程序,然后单步,设断点或是连续执行该程序. CPU的寄存器,流水线,I/O和存储器都可以用图形表示出来 提供了对流水线操作的统计功能. 可以装载文件名为*.s的文件. 要求的硬件平台是IBM-PC兼容机. WinDLX是一个Windows应用程序,运行以上和以上的操作系统. WinDLX软件包中带有说明文件及教程,可以供使用者进一步了解仿真器的使用方法和DLX处理器的原理.大家再进行实验前应该仔细阅读这些文档. 3. 实验内容： 1）在仿真器上分别运行单条指令：Load指令、Store指令、分支指令、寄存器ALU指令、立即数ALU指令，记录它们在流水线中的执行情况 Lw：

观察此流水线时空图，可以发现：转移指令引起的延迟仅为1 clocks，另2 stalls 是trap指令引起的，这个执行结果似与不采用forwarding技术的前提相违，只能理解为对于无条件的转移指令，新的PC值在EX阶段即已被写入。 Sw： Beqz： 由此图可见，对于分支指令，总是用 not-taken的策略来处理，并且也认为新 的PC值也在EX阶段即已被写入，且cond 条件也在EX段被算出（这显然是一个极不合理的假设，究竟为何分支指令的延迟为1 stall有待进一步探究） 寄存器ALU指令

六年级科学下册实验报告单

实验报告单

实验通知单 课题 第一单元微小世界 1.放大镜 实验名称 放大镜的构造、作用、用途 实验班级 六年级 实验类别 B 实验组数 10 实验时间 任课教师 实验 准备 分组实验器材：放大镜（最好每个学生都能有一个放大镜，如果只能提供给学生一种放大镜，尽量放大倍数大一点）科学书或报纸上的照片、计算机或电视机屏幕。柱形、球形的透明器皿、塑料薄膜、铁丝、普通玻璃片、平面镜片、水。 教师演示：不同放大倍数的放大镜、图片或课件（如放大镜镜片的结构等）。 规范操作要点 1.正确用放大镜观察物体。 2.比较用肉眼观察和用放大镜观察的不同。 备注 放大镜的作用——放大物体的像（可能学生会说“把物体放大”，提醒学生物体并未变大） 放大镜的用途——我们用放大镜观察校园里的生物、实验中在老师指导下观察花、昆虫等。它是视力不佳者的助视器，还适用于电子产品检验、线路板检验、集邮者欣赏鉴定邮票、

珠宝商鉴定珠宝、公安人员用它观察指纹毛发纤维等、农技人员用它观察花蕊进行人工授粉等、制作微型工艺品的工匠工作时使用… 实验通知单 课题 2.放大镜下的昆虫世界 实验名称 实验班级 六年级 实验类别 B 实验组数 10 实验时间 任课教师 实验 准备 分组实验器材：昆虫或昆虫器官标本、放大镜 教师演示器材：有关昆虫形态构造和生活习性的多媒体课件或图片资料 规范操作要点 提供给学生各种昆虫的标本或昆虫肢体的标本。（因这个寒假的冻灾，估计开学时不会有太多的昆虫，可以利用仪器室原有的标本和蚊蝇蟑螂等常见昆虫及其肢体为观察对象。估计肉眼观察学生的兴趣不会太浓，而且因观察对象小，肉眼的发现可能不会很多。可能的

体系结构windlx流水线实验报告

实验一基本实验----by 王琳PB07210432 1. 实验目的： 1）熟悉计算机流水线基本概念 2）了解DLX基本流水线的各段的功能 3）了解各种不同指令在流水线中的实际流动情况 4）对流水线做性能分析 5）了解影响流水线效率的因素——数据相关、结构相关、控制相关，了解相关的种类 6）了解解决数据相关的方法 2. 实验平台：WinDLX仿真器 WinDLX简介: ●是一个图形化、交互式的DLX流水线仿真器。 ●可以装入DLX汇编语言程序,然后单步,设断点或是连续执行该程序. ●CPU的寄存器,流水线,I/O和存储器都可以用图形表示出来 ●提供了对流水线操作的统计功能. ●可以装载文件名为*.s的文件. ●要求的硬件平台是IBM-PC兼容机. ●WinDLX是一个Windows应用程序,运行DOS3.3以上和Windows3.0以上的操作系统. ●WinDLX软件包中带有说明文件及教程,可以供使用者进一步了解仿真器的使用方法和 DLX处理器的原理.大家再进行实验前应该仔细阅读这些文档. 3. 实验内容： 1）在仿真器上分别运行单条指令：Load指令、Store指令、分支指令、寄存器ALU指令、立即数ALU指令，记录它们在流水线中的执行情况 ●Lw： 观察此流水线时空图，可以发现：转移指令引起的延迟仅为1 clocks，另2 stalls 是trap指令引起的，这个执行结果似与不采用forwarding技术的前提相违，只能理解为对于无条件的转移指令，新的PC值在EX阶段即已被写入。 ●Sw：

●Beqz： 由此图可见，对于分支指令，总是用 not-taken的策略来处理，并且也认为新的 PC值也在EX阶段即已被写入，且cond 条件也在EX段被算出（这显然是一个极 不合理的假设，究竟为何分支指令的延迟 为1 stall有待进一步探究） ●寄存器ALU指令 ●立即数ALU指令 2）仿真器运行一段无相关的程序，记录它的执行情况，计算流水线的加速比、吞吐率与效率。下面是一段不相关的程序，一共6条指令 ADDI R5, R5, 1 SUBI R4, R4, 1 AND R3, R3, R3 XOR R7, R7, R7 ADDI R8, R8, 1 ADDI R9, R9, 1 在WinDLX中执行的结果如下：

计算机系统结构实验一流水线指令调度

计算机专业类课程 实 验 报 告 课程名称：计算机系统结构 学院：计算机科学与工程 专业：计算机科学与技术 学生姓名：林怡 学号：2012060020023 指导教师：叶娅兰 日期：2015年 5月 5日 电子科技大学计算机学院实验中心

电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 实验一 一、实验名称：流水线指令调度 二、实验学时：4 三、实验内容和目的： 实验目的： 1. 通过本实验，理解指令调度的方法。 2．掌握使用VC 开发平台模拟处理机内部指令流调度的编程策略。 实验内容： （一）给定要执行的任务和执行该任务的流水线结构 流水线的调度方式能够提高任务的并行度，但是针对不同的任务，由于相关的存在，其并行度的提高是不一致的。在开始程序设计前，我们首先要给定所要完成的任务： 这里我们使用最简单的累加操作∑=n 1i Ai 。 n 的数值可以变化，通过变换n 的值用同一程 序进行多次模拟。 给定流水线： 流水线分四个步骤，每个步骤的执行时间均为一个单位时间。 （二）对任务进行分解 任务分解的目的是为了减少相关。例如n ＝4时，任务分解为 A1＋A2、A3＋A4、 A1＋A2＋A3＋A4 三个加法操作。 如果n 的大小是未知的，任务该怎样分解呢？换而言之，在程序模拟中，有没有一种通行的分解处理方式，可以实现对任意数目的源数据的累加的分解？ （三）任务分解程序模拟的思路 首先，Ai 是对称的，Ai 和Aj 都是一个源操作，任意更换其相对位置，计算的累加和的结果是不变的。每次的加法操作能执行的必要条件是存在两个源数据，因此我 1 2 3 4 X Y

们可以把所有的源数据放入一个队列中，只要该队列中有两个源，那么就执行加法，加法计算的结果是下一次计算的源数据，我们把它再放回源数据队列，直到对列中只剩一个数据、同时加法流水线中没有执行加法操作时，整个累加过程完成。 （四）加法流水线的设计 加法流水线分为四个步骤，每个步骤时间花费是一个单位时间。模拟程序的目的是为了计算总的执行时间，因此对于每个步骤执行的功能并不需要关心。 为此设计一个总步数为4步的加法器，接收两个输入数据，经过4个时间片，输出加法的结果。时间片可以用定时器来模拟。 （五）程序设计 程序应包括一个队列，一个加法类，一个定时器，一个输出对话框。 队列用于存放源数据，一开始将n个源数据A1－An放入。 启动定时器，每一个时间片从队列中取出两个源数据，送入加法器（可以通过调用加法器中接口函数，把源数据作为参数传入）。 构造加法器类，可以考虑用一个长度对4的执行队列来模拟4个步骤，每个时间片将队列的数据依次下压一格，队列尾的数据进行加法计算并将结果压入源数据队列。 用一个记数值表示时间开销，每个时间片对该记数值加1。 当源队列只剩一个数据且加法器的执行队列为空时，整个程序结束，记数器的值就是任务执行的总体时间花费。 （五）多次模拟 可以通过循环的方式对n从4－20进行循环，将每次模拟运行的时间开销值在对话框中显示出来。如果可能将结果打印。 四、实验原理： 程序设计及数据结构： 实验程序共有6个类，分别是： ①PipeAdditionTest 公共类，测试程序，每一个n的循环，将计时器清零并初始化长度为n的源操作数队列，当源操作数队列有多余一个操作数或者加法器的执行队列不为空的时候持续调用加法器类执行加法操作，在程序结束时输出n以及计时器timercounter的值； ②OperaQueue 操作数队列类，包括一个操作数队列数据结构、队列初始化函数OperaQueue(int queueLength)、从队列中取一个源操作数函数getOperationNum()和将加法器计算的结果压入队尾的函数pushOperationNum(int op)； 电子科技大学计算机学院实验中心

体系结构实验报告

北京邮电大学 实验报告 课程名称：高级计算机系统结构 学号：2015140454姓名：罗一皓

实验二指令流水线相关性分析 一．实验类别： 验证试验 二．实验目的： 通过使用WINDLX模拟器，对程序中的三种相关现象进行观察，并对使用专用通路，增加运算部件等技术对性能的影响进行考察，加深对流水线和RISC处理器的特点的理解。 三．实验学时： 4 四．实验人数： 1 五．实验设备环境： WinDLX模拟器可以装入DLX汇编语言程序，然后单步、设置断点或者连续执行该程序。CPU的寄存器、流水线、I/O和存储器都可以使用图形的方式表示出来。模拟器还提供了对流水线操作的统计功能。该模拟器对理解流水线和RISC处理器的特点很有帮助。 六．实验原理： 指令流水线中主要有结构相关、数据相关、控制相关。相关影响流水线性能。 结构相关：当指令在重叠执行过程中，硬件资源满足不了指令重叠执行的要求，发生资源冲突时，将产生“结构相关”。 数据相关：当一条指令需要用到前面指令的执行结果，而这些指令均在流水线中重叠执行时，就可能引起“数据相关”。 控制相关：由条件指令引起的相关。 七．实验内容和要求： 使用WinDLX模拟器，对求阶乘程序Fact.s做分析 八．实验步骤： （1）观察程序中出现的数据/控制/结构相关。指出程序中出现上述现象的指令组合。 数据相关： 在第24个周期时，在Clock Cycle Diagram 中有橙黄色的R-Stall，

点开之后，我们发现有 相关指令组合： lbu r3,0x0(r2) seqi r5,r3,0xa 控制相关： 在第4个时钟周期中，第一条命令正在MEM段，在第二条命令在intEXcellent 段，第四条命令在IF段。而第三条命令指示为“aborted”。 其原因是：在第二条命令（jal）是无条件分支指令，但只有在第三个时钟周期，jal指令被译码后才知道，这时，下一条命令movi2fp已经取出，但须执行的下一条命令在另一个地址处，因而，movi2fp的执行应被取消，在流水线中留下气泡。此处发生了控制相关。 相关的指令组合：

实验六 实验报告

云南大学软件学院 实验报告 课程：数据库原理与实用技术实验任课教师：包崇明 姓名：匿名学号：2013…….专业：软件工程成绩： 实验6 数据库完整性 实验6-1 完整性约束 1、在学生表上面创建下列CHECK约束 【注】：因为学生表已经存在，所以这里使用添加check约束的方法实现： （1）创建入学日期约束“Enter_University_date_rule”，假定该学校于1923年4月30日创建。要求：入学日期必须大于等于学校创建日期，并且小于等于当前日期 测试语句： 结果（添加的check约束起作用了），如图： （2）创建学生年龄约束“Age_rule”。要求：学生年龄必须在15～30岁之间 测试语句 结果（添加”Age_rule”成功，并且年龄为’2015/4/27’没有违反”Enter_University_date_rule” 约束，进一步说明了(1)中的check约束添加成功，如图：

【注】：考虑到时间关系，下面的部分解答中将会省略测试约束的步骤。 （3）创建学生性别约束“Sex_rule”。要求：性别只能为“男”或“女” （4）创建学生成绩约束“Score_rule”。要求：学生成绩只能在0～100之间 （5）用图形方法查看学生成绩约束“Score_rule”，截图为： 2、删除约束Enter_University_date_rule 测试语句： 结果：（更新成功）

3、创建声明式默认约束：在创建表的过程中创建默认约束 （1）创建表“default_example”，表中包含字段pid、name、sex、age。要求设定sex的默认值为“男”、age的默认值为18。 创建default_example表语句： 采用SQL语句进行插入元祖： 执行结果为：（默认值起作用了！！） （2）插入一条编号为100 的记录，执行结果为： （3）修改默认值 一般先删除老的默认约束，再新建一个默认约束方法如下： 删除约束：alter TABLE default_example drop 约束名 新建默认约束：alter TABLE default_example add constraint df_age default(20) for age ①删除老的默认约束：

流水线指令及RISC

一.流水线 1. 概念: 处理器按照一系列步骤来执行每一条指令.典型的步骤如下: 1) 从存储器读取指令(fetch). 2) 译码以鉴别它是那一类指令(dec). 3) 从寄存器堆取得所需的操作数(reg). 4) 将操作数进行组合以得到结果或存储器地址(ALU). 5) 如果需要,则访问存储器以存取数据(mem). 6) 将结果写回到寄存器堆(res). 并不是所有的指令都需要每一个步骤,但是,多数指令需要其中的多数步骤.这些步 骤往往使用不同的硬件功能,例如,ALU 可能只在第四步中用到.因此,如果一条指令不是在前一条结束之前就开始,那么在每一个步骤内处理器只有少部分的硬体被使用. 有一个明显的方法可以改善硬件资源的使用率和处理器的吞吐量,这就是在当前指 令结束之前就开始执行下一条指令.该技术被称为流水线,是在通用处理器中采用并行算法且非常有效的途径. 采用上述操作顺序,处理器可以这样来组织:当一条指令刚刚执行完步骤1并转向步 骤2时,下一条指令就开始执行步骤1.图1.13说明了这个过程.从原理上来说,这样的流水线应该比没有重叠的指令执行快6倍,但实际上事情并没有这么好,下面我们将会看到原因. 1 2 3 指令 时间 图1.13 流水线的指令执行 2. 流水线中的冒险 要点：后一条指令要用到前一条指令。 在典型的计算机程序中经常会遇到这样的情形,即一条指令的结果被用做下一条指令的操作数.当这种情形发生时,图1.13所示的流水线操作就中断了,因为第一条指令的结果在第二条指令取操作数时还没有产生.第二条指令必须停止,直到结果产生为止.这是流水线的行为如图1.14所示.这是流水线的”写后读”冒险(hazard). 1. 2. 图 1.14 先写后读的流水线冒险 转移指令更会破坏流水线的行为,因为后续指令的取指步骤受到转移目标计算的影响,因而必须推迟.不幸的是,当转移指令正在被译码时,在它被确认为是转移指令

实验六视图的定义及使用实验实验报告

实验六视图的定义及使用实验实验报告实验任务 (一)建立视图(运行并观察结果) 1.建立信息系学生的视图IS_student。 CREATE VIEW IS_Student AS SELECT Sno,Sname,Sage FROM Student WHERE Sdept='IS' 2.建立信息系选修了1号课程的学生的视图IS_S1。CREATE VIEW IS_S1(Sno,Sname,Grade) AS SELECT,Sname,Grade FROM Student,SC WHERE Sdept='IS'AND =AND ='1';

3.建立信息系选修了1号课程且成绩在90分以上的学生的视图IS_S2。CREATE VIEW IS_S2 AS SELECT Sno,Sname,Grade FROM IS_S1 WHERE Grade>=90 4.建立一个反映学生出生年份的视图BT_S。 CREATE VIEW BT_S(Sno,Sname,Sbirth) AS SELECT Sno,Sname,2004-Sage FROM Student

5.将学生的学号及他的平均成绩定义为一个视图S_G。CREATE VIEW S_G(Sno,Gavg) AS SELECT Sno,AVG(Grade) FROM SC GROUP BY Sno 6.将课程的课号及选修人数定义为一个视图C_XIU。CREATE VIEW C_XIU(Cno,Scount)

AS SELECT Cno,COUNT(*) FROM SC GROUP BY Cno (二)查询视图(运行并观察结果) 1.在信息系学生的视图中找出年龄小于20岁的学生。SELECT Sno,Sage FROM IS_Student WHERE Sage<20 2.查询信息系选修了1号课程的学生。 SELECT,Sname FROM IS_Student,SC WHERE=AND ='1'

计算机系统结构实验报告

计算机系统结构实验报告姓名 学号 指导老师 实验一、流水线中的相关 一、实验目的 1. 掌握WinDLX模拟器的操作和使用，熟悉DLX指令集结构及其特点； 2. 加深对计算机流水线基本概念的理解； 3. 进一步了解DLX基本流水线各段的功能以及基本操作； 4. 加深对数据相关、结构相关的理解，了解这两类相关对CPU性能的影响； 5. 了解解决数据相关的方法，掌握如何使用定向技术来减少数据相关带来的暂停。 二、实验平台 WinDLX模拟器。 三、实验内容、步骤及实验结果 1.用WinDLX模拟器执行下列三个程序： 1>求阶乘程序fact.s 2>求最大公倍数程序gcm.s 3>求素数程序prim.s 分别以步进、连续、设置断点的方式运行程序，观察程序在流水线中的执行情况，观察CPU中寄存器和存储器的内容。熟练掌握WinDLX的操作和使用。 结果总结： 三种方式： 步进的方式是按快捷键F7或者选择菜单栏Execute中的Single Cycle; 连续的方式是按快捷键F5或者选择Execute中的Run; 设置断点是通过选择window菜单栏中的code，然后在菜单栏中多出一项code项，选中你想要插入的指令，在多出来的code项中找到set breakpoint，即可插入断点，然后按F5执行即可。 1.用WinDLX运行fact.s Pipeline图 指出了每个功能段所进行的具体指令，点击指令还可以看到指令的具体相关的其他方面的内

容。 时空图 更加直观的形式显示出了在某个时间周期某个功能段所执行的具体的指令。 Register图 指出了各个寄存器和存储器的值. Statistics图 指出了指令的相关分析数据，例如，执行了53个cycles,2条指令在流水线中等相关的总结信息。 2. 用WinDLX运行程序structure_d.s，通过模拟找出存在资源相关的指令对以及导致资源相关的部件；记录由资源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；论述资源相关对CPU性能的影响，讨论解决资源相关的方法。 资源相关的指令： addd f0,f0,f4 addd f2,f0,f2(发生先写后读的数据相关导致消除了资源相关) 由图可知是因为只有一个faddEX的运算部件，而它需要两个时钟周期，当第一条addd指令执行EX段时，第二条指令势必要等一个周期等faddEX部件空闲了才能够使用。但是，同时由于这两条指令存在先写后读数据相关，暂停一个周期之后没有了资源相 关. 单条指令的详细资源冲突图 因为Statistics图中的分析数据没有看见structural stall，但是根据图知道这个存在addd f2,f0,f2时的资源冲突，大概循环了6次，总共时钟周期是142个，所以资源相关引起的暂停的时钟周期的个数是6个，暂停时钟周期数占总执行周期数的百分比为6/142= 4.3% Statistics数据分析图

自动化生产流水线节拍、设备利用率计算

自动化生产流水线节 拍、设备利用率计算-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

自动化生产流水线节拍 流水线的负荷系数又称编程效率，其值越大，表明流水线的生产效率越高。 流水线上总负荷系数可按下列公式计算： η=T/(N×Pt) 其中η为负荷系数 Pt为生产节拍＝计划期有效工作时间/计划期产品产量 ＝标准总加工时间/作业员人数 ＝有限机种的标准总加工时间/有限机种台数 N为工位数 T为所有工位完成一个节拍所用时间之合 一般以工作地(机器)作计算单元的，流水线的负荷系数不应低于；以操作工人作计算单位的，其流水线的负荷系数应在－以上。 举个例子 某一新开设的丁恤衫制衣厂，生产目标为每日1000件T恤杉、每日工作8h。生产工序和每个工序的日产量如表所示 工序名称 8H产量 1装袋 320 2缝肩 1000 3缝领 500 4缝袖 950 5上袖 400 6上领 480 7车边 1050 8开门 900 9钉纽 950 ①计算这条生产线的生产节拍Pt Pt＝H／Q＝8×60／1000＝／件 ②计算每个工序所需的标准作业时间，结果如表5-8 ③计算每个工位所需的工位数，结果列于表5-8 例如，第一个工序的作业时间 第一个工序理论上所需的工位数= 15/=个 工序名称作业之间计算工位数实际工位 1 3 2 1 1 3 2 2 4 1 5 3 6 2 7 1 8 1 9 1 合计 15 ④计算出理论上该生产线所需的最小工作位数，即

Nmin=[T/Pt]+1=[]+1=15个 ⑤计算该生产线平衡后的平均负荷率 η=T/(N×Pt)×100%=(15× ×100%=& 依照工序流程安排生产线，首先要按照每个工序的难易程度，计算出各工序所需的工作位数目，务必使各工序每小时的总产量大致相同，才能得到一条子衡的生产线，例1中该生产线平衡后实际的节拍应为（瓶颈工作地节拍），平衡后的工序负荷率为％。 流程的“节拍”(Cycle time)是指连续完成相同的两个产品(或两次服务，或两批产品)之间的间隔时间。换句话说，即指完成一个产品所需的平均时间。节拍通常只是用于定义一个流程中某一具体工序或环节的单位产出时间。如果产品必须是成批制作的，则节拍指两批产品之间的间隔时间。在流程设计中，如果预先给定了一个流程每天(或其它单位时间段)必须的产出，首先需要考虑的是流程的节拍。在机械加工生产线的设计中，节拍是设计的一个很重要的因素。生产节拍的平衡很重要。生产节拍的公式为t=60Tβ/N 式中t为生产节拍，T为一年基本工时，一般规定，按一班制工时为2360h/年，按两班制工时为4650h/年；β为复杂系数，一般取为；N为生产线加工工件的年生产纲领。机械加工生产线的主要分类有：单一产品固定节拍生产线、单一产品非固定节拍生产线、成组产品可调节生产线、柔性制造生产线。

C 上机实验报告 实验六

实验六多态性 1.实验目的 1.掌握运算符重载的方法 2.学习使用虚函数实现动态多态性 2.实验要求 1.定义Point类，有坐标_x，_y两个成员变量；对Point类重载“＋＋”(自增)、“――”(自减)运算符，实现对坐标值的改变。 2.定义一个车(vehiele)基类，有Run、Stop等成员函数，由此派生出自行车(bicycle)类、汽车(motorcar)类，从bicycle和motorcar派生出摩托车(motorcycle)类，它们都有Run、Stop等成员函数。观察虚函数的作用。 3.(选做)对实验4中的People类重载“＝＝”运算符和“=”运算符，“＝＝”运算符判断两个people类对象的id属性是否相等；“=”运算符实现People类对象的赋值操作。 3.实验内容及实验步骤 1.编写程序定义Point类，在类中定义整型的私有成员变量_x_y，定义成员函数Point&operator++()；Pointoperator++(int)；以实现对Point类重载“++”(自增)运算符，定义成员函数Point ＆operator－－()；Pointoperator－－(int)；以实现对Point 类重载“－－”(自减)运算符，实现对坐标值的改变。程序名：1ab8_1．cpp。

2.编写程序定义一个车(vehicle)基类，有Run、Stop等成员函数，由此派生出自行车(bicycle)类、汽车(motorcar)类，从bicycle和motorcar派生出摩托车(motorcycle)类，它们都有Run、Stop等成员函数。在main()函数中定义vehicle、bicycle、motorcar、motorcycle的对象，调用其Run()、Stop()函数，观察其执行情况。再分别用vehicle类型的指针来调用这几个对象的成员函数，看看能否成功；把Run、Stop定义为虚函数，再试试看。程序名：lab8_2．cpp。 4.思考题 1.如何将一个运算符重载为类的成员函数？ 函数类型operator运算符（形参表） { 函数体； } 2.如何将一个运算符重载为类的友元函数？ friend函数类型operator运算符（形参表） { 函数体； } 3.如何实现运行时刻的多态？ 在基类的成员函数前加上virtual，就可以在它的派生类中声明相同名字和类型的成员函数，在运行过程中，系统会自动判断并

流水线设计步骤

1.计算流水线的节拍 流水线、自动化流水线的节拍就是顺序生产两件相同制品之间的时间间隔。 它表明了流水线生产率的高低，是流水线最重要的工作参数。其计算公式如下：r=F/N 其中：r—流水线的节拍(分／件)，F—计划期内有效工作时间(分)，N—计划期的产品产量(件)．这里：F＝F0K，F0—计划期内制度工作时间(分)，K—时间利用系数。 确定系数K时要考虑这样几个因素：设备修理、调整、更换模具的时间，工人休息的时间。一般K取0.9—0.96，两班工作时间K取0.95，则F为：F＝FOK＝306×2×8×0．95 ×60＝279072(分) 计划期的产品产量N．除应根据生产大纲规定的出产量计算外，还应考虑生产中不可避免的废品和备品的数量。 当生产线、生产线制造上加工的零件小，节拍只有几秒或几十秒时，零件就要采用成批运输，此时顺序生产两批同样制品之间的时间间隔称为节奏，它等于节拍与运输批量的乘积。流水线采取按批运输制品时，如果批量较大，虽然可以简化运输工作，但流水线的在制品占用量却要随之增大。所以对劳动量大、制件重量大、价值高的产品应采用较小的运输批量；反之，则应扩大运输的批量。 进行工序同期化，计算工作地(设备)需要量 流水线的节拍确定以后，要根据节拍来调节工艺过程，使各道工序的时间与流水线的节拍相等或成整数倍比例关系，这个工作称为工序同期化。工序同期化是组织流水线的必要条件，也是提高设备负荷和劳动生产率、缩短生产周期的重要方法。 进行工序同期化的措施有： ①提高设备的生产效率。可以通过改装设备、改变设备型号、同时加工几 个制件来提高生产效率； ②改进工艺装备。采用快速安装卡具、模具，减少装夹零件的辅助时间； ③改进工作地布置与操作方法，减少辅助作业时间； ④提高工人的工作熟练程度和效率； ⑤详细地进行工序的合并与分解。首先将工序分成几部分，然后根据节拍 重新组合工序，以达到同期化的要求，这是装配工序同期化的主要方法。 工序同期化以后，可以根据新确定的工序时间来计算各道工序的设备需要量，它可以用下式计算： m(i)=t(i)/r 式中：mi—第i道工序所需工作地数(设备台数)，ti—第i道工序的单件时间定额（分）包括工人在传送带上取放制品的时间。一般来说，计算出的设备数不是整数，所取的设备数为大于计算数的邻近整数。若某设备的负荷较大，就应转移部分工序到其它设备上或增加工作时间来减少设备的负荷。

WinDLX教程(中文)

WinDLX 教程 刘依张晨曦编译 DLX 处理器(发音为"DeLuXe")是Hennessy 和Patterson合著一书《Computer Architecture - A Quantitative Approach》中流水线处理器的例子。WinDLX是一个基于Windows的模拟器。本教程通过一个实例介绍WinDLX的使用方法。WinDLX模拟器能够演示DLX流水线是如何工作的。 本教程使用的例子非常简单，它并没有囊括WinDLX的各个方面，仅仅作为使用WinDLX的入门级介绍。当你阅读完本教程后，请参考帮助文件。通过按F1键，你可以在任何时候获得相关的帮助信息。 虽然知道如何启动Windows，使用滚动条滚动，双击执行以及激活窗口。 一、安装 WinDLX 包含windlx.exe和windlx.hlp文件。同时，还需要一些扩展名为.s的汇编代码文件。在本手册中将使用fact.s和input.s这两个汇编代码文件。 如果你熟悉Windows 应用程序的安装，那么将fact.s和input.s 拷贝到WinDLX 文件夹后，你可以直接阅读下一部分。 请按以下步骤在Windows下安装WinDLX： 1.为WinDLX创建目录，例如D:\WINDLX 2.解压WinDLX软件包或拷贝所有的WinDLX文件（至少包含 windlx.exe, windlx.hlp, fact.s和input.s）到这个WinDLX 目录。 二、一个完整的例子 我们使用WinDLX 汇编器中的汇编文件fact.s，这个程序计算数（通过键盘输入）的阶乘。这需要用到文件input.s，它用于接收从键盘输入的数。 1.开始和配置WinDLX