電腦系統結構實踐教程（第3版）

張晨曦，博士，同濟大學軟件學院教授，博士生導師，上海市教學名師、模範教師，全軍優秀教師。曾獲得上海市教學成果一等獎；作為課程負責人開發的課程中，有兩門被評為國家級精品課程。主編出版計算機教材14部，其中兩部被評為國家級精品教材，有一部被國內100多所大學選為教材。15歲開始當中學老師，24歲開始當大學計算機老師。有多年豐富的編程教學經驗。近三年對少兒編程教育開展了研究和實踐。

 

 

目錄

 

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模擬器

 

 

 

 

目錄

 

 

實驗 1MIPS指令系統和MIPS體系結構

 

1.1實驗目的

 

1.2實驗平臺

 

1.3實驗內容和步驟

 

1.4MIPSsim使用手冊

 

1.4.1啟動模擬器

 

1.4.2MIPSsim的窗口

 

1.4.3MIPSsim的菜單

 

1.5相關知識： MIPS指令系統

 

1.5.1MIPS的寄存器

 

1.5.2MIPS的數據表示

 

1.5.3MIPS的數據尋址方式

 

1.5.4MIPS的指令格式

 

1.5.5MIPS的部分指令介紹

 

1.5.6匯編程序舉例

 

實驗2流水線及流水線中的沖突

 

2.1實驗目的

 

2.2實驗平臺

 

2.3實驗內容和步驟

 

2.4MIPSsim使用手冊

 

2.5相關知識： 流水線、相關與沖突

 

2.5.1一條經典的5段流水線

 

2.5.2相關與流水線沖突

 

2.5.3流水線的實現

 

實驗3指令調度和延遲分支

 

3.1實驗目的

 

3.2實驗平臺

 

3.3實驗內容和步驟

 

3.4MIPSsim使用手冊

 

3.5相關知識： 指令調度和延遲分支

 

3.5.1指令調度

 

3.5.2延遲分支

 

實驗4Cache性能分析

 

4.1實驗目的

 

4.2實驗平臺

 

4.3實驗內容和步驟

 

4.3.1Cache容量對不命中率的影響

 

4.3.2相聯度對不命中率的影響

 

4.3.3Cache塊大小對不命中率的影響

 

4.3.4替換算法對不命中率的影響

 

4.4MyCache模擬器使用方法

 

4.5相關知識： Cache的基本原理

 

4.5.1Cache的映像規則

 

4.5.2查找方法

 

4.5.3替換算法

 

4.5.4寫策略

 

4.5.5改進Cache性能

 

4.5.6三種類型的不命中

 

4.5.7降低不命中率的方法

 

4.5.8分離Cache和混合Cache

 

實驗5Tomasulo算法

 

5.1實驗目的

 

5.2實驗平臺

 

5.3實驗內容和步驟

 

5.4Tomasulo算法模擬器使用方法

 

5.5相關知識： Tomasulo算法

 

5.5.1基本思想

 

5.5.2具體算法

 

實驗6再定序緩沖（ROB）工作原理

 

6.1實驗目的

 

6.2實驗平臺

 

6.3實驗內容和步驟

 

6.4ROB模擬器使用方法

 

6.5相關知識： 再定序緩沖(ROB)

 

實驗7多Cache一致性——監聽協議

 

7.1實驗目的

 

7.2實驗平臺

 

7.3實驗內容和步驟

 

7.4監聽協議模擬器使用方法

 

7.5相關知識： 監聽協議

 

7.5.1基本思想

 

7.5.2監聽協議的實現

 

實驗8多Cache一致性——目錄協議

 

8.1實驗目的

 

8.2實驗平臺

 

8.3實驗內容和步驟

 

8.4目錄協議模擬器使用方法

 

8.5相關知識： 目錄協議

 

8.5.1目錄協議的基本思想

 

8.5.2目錄協議實例

 

附錄AMIPSsim的指令列表

 

附錄BMIPSsim的指令系統

 

附錄C模擬器MIPSsim的匯編語言