作業(yè)2-lab2指令集流水化實驗-計算機體系結(jié)構(gòu)

Lab2指令集流水化實驗報告學(xué)號：12281166 姓名：崔雪瑩Exercise1:Exercise1:WhatishexcodeforNOPorSLLR0,R0,R000000000 H.Exercise2:Exercise2:Bylookingatthebinarycodeoftheinstruction,discoverthefollowingfields:Rs: 00100 ,Rt: 00011,FunctionCode,Rd10000000101,16-bitImm(Imm16)0010100000100000 ,Shiftamount00000,WriteMemWrite0andRegWrite1forthisinstruction.Whatisuseof16-bitImmediatefieldinthisinstruction? 16位立即數(shù)是對branch指令來說的跳轉(zhuǎn)目的地址的偏移地址，add指令沒有作用。IfthesameinstructionwereaBranchinstruction,theimmediatefieldwouldhaverepresentedaBranchOffset.WhatisthepotentialTargetAddress4309210272*4+2004=43092立即數(shù)十進制表示為10272，目的地址為Exercise3:Exercise3:LWInstructionRs:amount01000,Rt 00111 ,Rd 32（00000）,16-bitImm(Imm16)1111111100111000 ,Shift29（11101）,FunctionCode100011,WriteMemWrite0andRegWrite1forthisinstruction.WhatisuseofFunctionfiledandShiftAmountinthisinstruction? 操作數(shù)表明操作為LW讀操作，是指令操作的唯一標(biāo)記，移位量是相對與移位指令來說移幾位，在LW指令沒有作用。IfthesameinstructionwereaBranchinstruction,theimmediatefieldwouldhaverepresentedaBranchOffset.WhatisthepotentialTargetAddress1204 。Exercise4:Exercise4:BranchTargetFoundAdress 1204 ,IsItsameas是?BinputtoALU -200 ,Why? 因為對于型令只有和立即數(shù)，沒rs和立即數(shù)Imm運算的結(jié)果進行操作，所最終送的是立即數(shù)而不是rt,ALUOut800目的地址.RegWrite 1,ALUOP=ADD ,Why因為立即數(shù)是偏移量，所以運算器是對和-200求和，得到的為525252,Rdest7whythis?因為沒有rd，但是是取800地址的內(nèi)容，回送到R7里。0,WhataretwovaluesattheinputofverylastMUXintheWBstage525252的結(jié)果800,800,Whichvalueisselected525252 ,因為最終寫回的是525252運算,.FinalRegisterFileValues.R7525252,R8,1000.ExerciseExercise5:SWinstructionRs:amount01000,Rt 00111 ,Rd 32（00000）,16-bitImm(Imm16)111111110011100028（11100）,FunctionCode101011,WriteMemWrite1andRegWrite0,,Shiftforthisinstruction.WhatisuseofFunctionfiledandShiftAmountinthis操作數(shù)表明操作為讀操作，是指令操作的唯一標(biāo)記，移位量是相對與移位指令來說移幾位，在SW指令沒有作用。IfthesameinstructionwereaBranchinstruction,theimmediatefieldwouldhaverepresentedaBranchOffset.WhatisthepotentialTargetAddress1204 。Exercise6:Exercise6:BranchTargetFoundAdress1204IsItsameas是BinputtoALU-200Why?因為對于型是rtALUOut800ALUOPADDWhy因為是想把里的內(nèi)容存到目的地址，立即數(shù)是偏移量，所以運算器是對R8和-200求和，得到的為目的地址.LMD7777,Rdest 7 whythis?因為沒有rd，但是是把R7800里。RegWrite0 ,MemWriteMemWrite1 ,因為現(xiàn)在是存數(shù)，存到memory里，不是registerMemWrite置置0,WhataretwovaluesattheinputofverylastMUXintheWBstage 7777,800 ,Whatisselected800why因為寫回memory地址為800（不太懂）.FinalRegisterFileValues. R7,7777,R8,1000 .Exercise7:SignalID.AID.BALUOUTinEXEALUOUTinALUOUTINWBRDESTinIDRDESTinEXERDESTinMEMRDESTinWBLMDinMEMLMDinWBFinalValuesofRegister

Value2222211111900088988122221097477777999

WhyID正在分析SWR1,200(R2)Rs=Reg[2]=22222Rt=Reg[1]=11111EXE 正在執(zhí)行SLTI R9, R10,-1000運算結(jié)果為10000-1000=9000MEM正在進行LWR7,100(R8)運算結(jié)果為100+88888=88988WB正在寫回ADDR4,R5,R6結(jié)果為55555+66666=122221ID正在分析SWR1,200(R2)沒有涉及到RdEXE 正在執(zhí)行SLTI R9, R10,-1000R9作為Rt，在選擇時被選為Rd同理，R7被選為Rd對于ADDR4,R5,R6R4Rd從memory8898877777上一個NOP的LMD999選擇R1=11111，R2=22222，R3=0，R4=122221，R5=55555，R6=66666，R7=77777，R8=88888，R9=0，R10=10000，R11=-1000，R12=12000，R13=13000Exercise8:Exercise8:ExpectedValuesofRegisterFileADDR1,R2,R3 R2=22222,R3=33333,R1=55555SUBR5,R6,R1 R6=66666,R1=55555,R5=11111ADDR4,R1,R5 R1=55555,R5=11111,R4=66666SWR1,200(R4) R4=66666,所以memory6686655555LWR4,100(R1) R1=55555,5565577777，所以R4=77777綜上，R1=55555，R2=22222，R3=33333，R4=77777，R5=11111，R6=66666ActualValuesofRegisterFile實際上，R1=55555，R2=22222，R3=33333，R4=77777，R5=55555，R6=66666Reasonondifference發(fā)現(xiàn)期望值與實際實驗的值不一樣，我仔細(xì)觀察指令的流水化過程，比如ADDR1,R2,R3 R2=22222,R3=33333,所以R1=55555SUBR5,R6,R1 R6=66666,R1=55555,所以R5=11111這是我期望的結(jié)果和過程，但實際上第一條指令走到WB階段，R1值55555還沒寫回時，第二條指令已經(jīng)取到了原始的沒有寫回R1的值11111，計算得到的R5為55555，當(dāng)?shù)谝粭l指令寫回后第二條指令走到了WB，結(jié)果沒改變，造成錯誤，同理，接下來的計算類似，只是因為賦值特殊，所以看不出來變化，實際實現(xiàn)機制是不一樣的。所以上述結(jié)果出現(xiàn)錯誤。Exercise9:Instruction\ClockCycle12345678 9 10 11 12ADDR1,R2,R3IFIDEXEMEMWBNOPIFIDEXEMEMWBNOPIFIDEXEMEMWBSUBR5,R6,R1IFIDEXEMEMWBExercise10:Instruction\ClockCycle1234567891011121314151617ADDR1,R2,R3IFIDEXEMEMWBSUBR5,R6,R1IFIDIDIDEXEMEMWBADDR4,R1,R5IFIFIFIDIDIDEXEMEMWBSWR1,200(R4)IFIFIFIDIDIDEXEMEMWBLWR4,100(R1)IFIFIFIDIDIDEXEMEMWB實驗體會與心得：這次實驗是關(guān)于指令流水化的內(nèi)容，