student

计算机组成与结构实验指导书

14. 实验十四 程序相关性问题分析（选做）

1. 实验十四：程序相关性问题分析。

2. 实验目的：通过WinDLX仿真器，掌握计算机体系结构中指令相关的不同种类，

掌握计算机体系结构中指令相关问题的消除方法。 3. 实验要求：

（1） 本实验要求利用DLX汇编语言编写一个程序，程序可以使用循环结构等造

成指令相关，然后加载到WinDLX模拟器中进行模拟，观察指令在流水线运行时由于指令相关所引起的流水中断等问题，最后，注意联系课题内容，分析在模拟器中所使用的消除相关的方法。 （2） 每人一组，独立完成。

（3） 根据实验目的，认真完成实验中给出的任务；根据实验过程和结果，完成实

验报告并及时上交相关文档；在实验报告中应认真写出自己的实验心得和体会；鼓励同学进行交流，但是禁止抄袭！

4. 实验原理及内容：

指令流水大大提高了计算机的效率，但是由于指令相关性的存在，使得我们在实际的机器运行中，不可能达到理论上的加速比。一般而言，在循环程序，计算表达式等程序中，容易出现读写相关，结构相关等相关。因此，可以使用循环结构等造成指令相关，然后加载到WinDLX模拟器中进行模拟，观察指令在流水线运行时由于指令相关所引起的流水中断等问题，最后，注意联系课堂内容，分析在模拟器中所使用的消除相关的方法。

5. 实验软硬件环境：奔腾系列机器，操作系统为Windows系列，WinDLX模拟器。 6. 实验步骤和方法：

根据课堂中讲述的指令相关的内容，以及DLX汇编语言，可以编写一个简单的程序来造成指令相关现象，也可以简单的将我们以前做过的一些实验项目根据DLX汇编语言的要求变换一下。

下面给出一个一般的实验流程：

（1） 设计一个可以产生指令相关的算法； （2） 利用DLX汇编语言实现此算法； （3） 打开WinDLX，载入该文件； （4） 按F7逐步执行；

（5） 观察在不同子窗口出现的变化，特别是Clock Cycle Diagram窗口中的

变化；

（6） 记录下存在相关的指令； （7） 根据不同的指令类型，针对WinDLX窗口出现的情况，联系课堂内容，

总结计算机是如何解决这些相关的；

（8） 完成实验报告，并按时上交。

7. 实验预习要求：预习有关DLX汇编指令的有关内容，并复习一下课堂中讲述的有

关指令相关的消除所用到的方法。 8. 思考题：

（1） DLX汇编语言和8088/8086汇编语言有何异同？

（2） 对于产生相关的一些程序，可否有什么方法来避免这些相关？

湖南大学软件学院 47

计算机组成与结构实验指导书

9. 评分标准：

（1） 能利用DLX汇编语言，编制一个简单的存在指令相关的程序（80％）； （2） 实验报告编写认真详细，按时上交（20％）。

10. 实验报告：要求提交1份实验卡、1份实验报告、源程序代码（电子档）。

实验卡：

“组别”：填写自己的学号；

“实验数据记录”：填写自己程序运行中存在相关的指令。 实验报告：

“实验内容”：填写利用DLX编写的代码； “数据记录和计算”和“结论”：填写程序的运行运行过程中存在的相关指令和相

关的类型；

“小结”：填写自己的感想。 源代码：

? 提交源程序时应提交整个文件夹，包括各种.s文件，文件夹的命名规则请

按照要求设定，然后将整个文件夹压缩打包后提交（包名中应含有学号）。

湖南大学软件学院 48