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阳光穿透心脏的1/2处 2022-08-30 13:50 311阅读 0赞

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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

河北大学工商学院计算机系统结构课程设计

第 1 章引言1

第 2 章WinDLX指令集2

2.1 WinDLX指令集简介2

2.2 WinDLX指令集结构2

第 3 章WinDLX模拟器5

3.1 WinDLX模拟器的安装5

3.2 WinDLX模拟器的配置5

3.3 WinDLX运行及模拟结果分析5

第 4 章基于 WinDLX模拟器的流水线模拟与分析6

4.1结构相关6

4.2数据相关8

4.3指令调度8

第 5 章基于 SimpleScalar 模拟器的 Cache 性能分析10

5.1实验目的10

5.2SimpleScalar 简介10

5.3测试程序分析10

5.4实验内容及步骤10

5.5实验结果分析10

总结11

参考文献12

河北大学工商学院计算机系统结构课程设计

第 1 章引言

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

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。每个指

令集 CISC的指令可能在执行处理器系列内的行动， 这将减少所需的指令数实现一个给

定的程序，并允许程序员学习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， IBM 801 开始研制，项目负责人

John Cocke 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(Microprocessor without Interlocked Pipeline System

)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 1 页共 14 页

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2 章 WinDLX 指令集

2.1 WinDLX 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，是一种适合于学习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。

2.2 WinDLX 指令集结构

2.2.1 WinDLX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。

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