系统结构实验设计
计算机系统结构实验报告
计算机系统结构实验报告实验目的：掌握计算机系统的基本结构和工作原理，了解计算机系统的组成部分及其相互关系。
实验仪器和材料：计算机硬件设备（主机、硬盘、内存、显卡等）、操作系统、实验指导书、实验报告模板。
实验原理：实验步骤：1.搭建计算机硬件设备，将主机、硬盘、内存、显卡等组装连接好。
2. 安装操作系统，如Windows、Linux等。
3.启动计算机，进入操作系统界面。
4.打开任务管理器，查看CPU的使用情况。
5.打开任务管理器，查看内存的使用情况。
6.运行一些应用程序，观察CPU和内存的使用情况。
7.尝试使用输入输出设备，如键盘、鼠标等。
实验结果：通过实验，我们可以观察到计算机系统的硬件部分和软件部分的工作情况。
通过任务管理器，我们可以查看到CPU的使用情况和内存的使用情况。
在运行应用程序时，我们可以观察到CPU和内存的使用情况的变化。
通过使用输入输出设备，我们可以与计算机进行交互操作。
实验分析：从实验结果可以看出，计算机系统的硬件部分和软件部分都是相互关联的。
CPU作为计算机的核心部件，负责执行各种指令，通过数据传输和计算来完成各种操作。
而内存则用于存储数据和程序，通过读写操作来完成对数据的处理。
硬盘则用于长期存储数据。
操作系统则是计算机系统的管理者，通过调度CPU和内存的使用来实现对计算机资源的分配。
结论：计算机系统是由硬件和软件部分组成的，其中硬件部分包括CPU、内存、硬盘等，软件部分包括操作系统、应用程序等。
计算机系统通过CPU 的运算和数据传输来实现各种操作。
通过实验，我们可以观察到计算机系统的工作情况，并深入了解计算机系统的组成和工作原理。
实验总结：通过本次实验，我们对计算机系统的基本结构和工作原理有了更深入的了解。
实验中，我们搭建了计算机硬件设备，安装了操作系统，并通过观察和分析实验结果，进一步认识到计算机系统的组成部分和各部分之间的相互关系。
通过操作输入输出设备，我们还实践了与计算机进行交互操作的过程。
1 软件体系结构风格---KWIC实验
实验：软件体系结构风格---KWIC实验一、实验目的通过KWIC 实例分析，理解和掌握软件体系结构风格设计与实现。
二、实验内容KWIC描述：KWIC索引系统接受一些行，每行有若干字，每个字由若干字符组成；每行都可以循环移位。
重复地把第一个字删除，然后接到行末； KWIC 把所有行的各种移位情况按照字母表顺序输出。
实验要求：1．采用主/子程序体系结构风格实现KWIC 关键词索引系统2．采用面向对象体系架构风格实现KWIC 关键词索引系统3．采用管道过滤体系架构风格实现KWIC 关键词索引系统三、实验要求与实验环境熟练掌握基于主/子程序体系结构风格的 KWIC 关键词索引系统，在此基础上，完成基于面向对象体系架构风格的 KWIC 关键词索引系统设计与实现；选做基于管道过滤体系架构风格的 KWIC 关键词索引系统。
实验课前完成实验报告的实验目的、实验环境、实验内容、实验操作过程等内容；实验课中独立操作完成实验报告的实验操作、实验结果及结论等内容；所需软件Eclipse、JDK8.0 等。
具体要求：在工程Exp3_KWIC_OO_Part中：1）CircularShiftImpl类中，补全setup方法，实现循环移位功能；2）AlphabetizerImpl类中，补全alph方法，实现字母序排序功能；3）OO_Kwic类中，补全调用代码。
选做：管道过滤器实现KWIC。
在工程Exp3_KWIC_PF_Part项目中：1）在CircularShift、Alphabetizer、Output三个类中，分别实现transform 方法,分别实现循环移位、排序、输出（写入文件）功能。
四、实验操作1、采用主/子程序体系结构风格实现KWIC 关键词索引系统主程序/子程序风格（Main Program/Subroutine Style）将系统组织成层次结构，包括一个主程序和一系列子程序。
主程序是系统的控制器，负责调度各子程序的执行。
智能系统设计实验报告
智能系统设计实验报告一、实验目的本次实验旨在通过设计和实现一个智能系统，来展示学生对于智能系统设计的理解和应用能力。
通过此实验，学生将了解智能系统的基本原理和设计流程，掌握智能系统的设计方法和实现技巧。
二、实验内容1. 确定智能系统的功能和性能要求2. 设计系统结构和模块3. 实现系统功能并进行测试验证4. 分析系统性能并优化改进三、实验步骤1. 确定智能系统的功能和性能要求在实验开始前，首先需要明确智能系统的功能和性能要求。
这包括系统需要实现的具体功能，以及对系统性能的各种指标要求。
2. 设计系统结构和模块根据系统要求，设计系统的整体结构和各个模块之间的关系。
确定各个模块的功能和接口，以及数据传输和处理的方式。
3. 实现系统功能并进行测试验证根据系统设计，编写代码实现系统的各项功能。
在实现过程中，需要进行适时的测试验证，确保系统的各项功能符合要求。
4. 分析系统性能并优化改进完成系统功能实现后，需要对系统性能进行分析评估。
根据评估结果，对系统进行优化改进，提高系统的性能和稳定性。
四、实验结果经过实验设计和实现，我们成功开发了一个智能系统，实现了系统的各项功能和性能要求。
系统能够准确、高效地完成指定任务，并具备良好的稳定性和扩展性。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了智能系统的设计原理和实现方法，掌握了智能系统设计和开发的基本技能。
同时，我们也发现了在系统设计与实现过程中可能存在的问题和挑战，为今后的智能系统设计与开发提供了宝贵的经验和启示。
总之，本次实验不仅加深了我们对智能系统的理解，也提升了我们的动手能力和解决问题的能力。
希望通过持续的实践和学习，我们能够在智能系统设计领域取得更大的进步和成就。
计算机组成与体系结构实验
计算机组成与体系结构实验计算机组成与体系结构是计算机科学与技术中的重要基础课程，旨在让学生深入了解计算机内部的工作原理和组成结构。
通过实验的方式，学生可以亲自动手操作和观察，加深对计算机组成与体系结构的理解与认识。
本文将就计算机组成与体系结构实验的重要性、实验的设计与操作、实验结果与分析等方面进行探讨，希望能对读者有所启发。
1. 实验的重要性计算机组成与体系结构实验作为一门重要的实践课程，具有以下几个方面的重要性。
1.1 增强理论知识的实践运用通过实验，学生能够将书本上的理论知识应用于实际操作中，增强对计算机组成与体系结构的认识和理解。
只有亲身操作和实践，才能真正理解计算机内部的工作原理。
1.2 培养问题解决能力在实验中，学生常常会遇到各种问题和挑战，需要通过分析和解决来完成实验任务。
这不仅能够培养学生的问题解决能力，还可以提高他们的创新思维和实践能力。
1.3 提升实验技能实验的设计与操作需要学生掌握一定的实验技能，例如使用计算机硬件设备、调试程序等。
通过实验，学生可以提升自己的实验技能，为以后的学习和工作打下坚实的基础。
2. 实验的设计与操作在进行计算机组成与体系结构实验时，需要根据实验目的和要求，合理设计实验方案，并按照以下步骤进行实验操作。
2.1 实验前的准备工作在开始实验之前，需要进行充分的准备工作。
首先，确认实验所需的硬件和软件设备是否齐备，并检查它们的工作状态。
其次，了解实验的背景和目的，明确实验要求和操作步骤。
最后，阅读相关的实验指导书或教材，熟悉实验的理论知识和实验的操作要点。
2.2 实验过程的操作按照实验指导书或教师的要求，进行实验的操作。
在实验过程中，要注意以下几个方面。
2.2.1 实验环境的设置根据实验要求，设置好实验环境和实验参数。
例如，可以使用特定的软件模拟实验环境，或连接相应的硬件设备来进行实验操作。
2.2.2 实验步骤的执行按照实验指导书或教师的要求，按照实验步骤进行操作。
【精品实验报告】软件体系结构设计模式实验报告
【精品实验报告】软件体系结构设计模式实验报告软件体系结构设计模式实验报告学生姓名: 所在学院: 学生学号: 学生班级: 指导老师: 完成日期:一、实验目的熟练使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的设计模式，包括组合模式、外观模式、代理模式、观察者模式和策略模式，理解每一种设计模式的模式动机，掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式，并学会分析这些模式的使用效果。
二、实验内容使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现组合模式、外观模式、代理模式、观察者模式和策略模式，包括根据实例绘制模式结构图、编写模式实例实现代码，运行并测试模式实例代码。
(1) 组合模式使用组合模式设计一个杀毒软件(AntiVirus)的框架，该软件既可以对某个文件夹(Folder)杀毒，也可以对某个指定的文件(File)进行杀毒，文件种类包括文本文件TextFile、图片文件ImageFile、视频文件VideoFile。
绘制类图并编程模拟实现。
(2) 组合模式某教育机构组织结构如下图所示:北京总部教务办公室湖南分校行政办公室教务办公室长沙教学点湘潭教学点行政办公室教务办公室行政办公室教务办公室行政办公室在该教育机构的OA系统中可以给各级办公室下发公文，现采用组合模式设计该机构的组织结构，绘制相应的类图并编程模拟实现，在客户端代码中模拟下发公文。
(注:可以定义一个办公室类为抽象叶子构件类，再将教务办公室和行政办公室作为其子类;可以定义一个教学机构类为抽象容器构件类，将总部、分校和教学点作为其子类。
)(3) 外观模式某系统需要提供一个文件加密模块，加密流程包括三个操作，分别是读取源文件、加密、保存加密之后的文件。
读取文件和保存文件使用流来实现，这三个操作相对独立，其业务代码封装在三个不同的类中。
现在需要提供一个统一的加密外观类，用户可以直接使用该加密外观类完成文件的读取、加密和保存三个操作，而不需要与每一个类进行交互，使用外观模式设计该加密模块，要求编程模拟实现。
电子商务系统结构实验：取款机的简单用例图
电子商务系统结构实验（一）报告专业：-姓名：学号：-课程名称：电子商务系统结构实验名称：ATM简单模型目录1、简单ATM机的用例图： (3)2、取钱 (3)2.1、顺序图 (4)2.2、合作图： (5)2.3、类图： (6)3、存款： (6)3.1、顺序图： (6)3.2、合作图： (8)3.3、类图： (9)4、改变密码： (10)4.1、顺序图： (10)4.2、合作图： (11)4.3、类图： (11)5、付款： (12)5.1、顺序图： (12)5.2、合作图： (13)5.3、类图： (14)6、查阅结余： (15)6.1、顺序图： (15)6.2、合作图： (16)6.3、类图 (17)实验报告【实验目的】了解ATM机的取现流程设计的方法和步骤，认识并理解UML通用的标准建模语言基本概念和结构，掌握通用建模图例在Rational rose中的使用方法，并能运用Rational rose建模工具进行简单的业务流程设计。
【实验内容】建立简单的ATM机应用模型，功能包括取钱、存款、改变密码、用信用卡付款及查询结余。
用Rose软件分别画出各功能流程的顺序图、合作图及类图。
【实验步骤】步骤1：添加客户添加客户：李明。
步骤2：添加用例为客户添加取钱、存款、改变密码、用信用卡付款及查询结余用例。
步骤3：画出系统用例视图中的Main用例图根据系统中的参与者、用例以及它们之间的关系画出系统用例视图中的Main用例图步骤4：画出顺序图步骤5：画出合作图步骤6：绘制类图【实验结果】1、简单ATM 机的用例图：查询结余改变密码客户信用系统付款2、取钱：2.1、顺序图: 李明：客户2.2、合作图：6: 输入密码（123）9: 选择事务（取钱）2.3、类图：3、存款：3.1、顺序图：: 李明：客户3.2、合作图：6: 输入密码（123）9: 选择事务（存钱）3.3、类图：4、改变密码：4.1、顺序图：: 李明：客户4.2、合作图：6: 输入密码（123）9: 选择事务（改变密码）11: 输入原密码14: 输入新密码4.3、类图：5、付款：5.1、顺序图：: 信用系统: 李明：客户关5.2、合作图：6: 输入密码（123）9: 选择事务（付款）: 信用系统5.3、类图：6、查阅结余：6.1、顺序图：: 李明：客户6.2、合作图：6: 输入密码（1234）9: 选择事务（查阅结余）6.3、类图：。
系统分析与设计实验报告
课内实验报告课程名：系统分析与设计（双语）任课教师：沈洪洲专业：信息管理与信息系统学号：姓名：二○一六至二○一七年度第二学期南京邮电大学管理学院《系统分析与设计（双语）》课程实验第一部分实验内容及基本要求：实验项目名称：初识 UML语言实验类型：验证每组人数： 1 人实验内容及要求：内容：学会安装并使用 Rational Rose软件，了解工具栏中按钮的功能。
定义拟分析设计的信息系统。
要求：（1）学生要掌握 Rational Rose 软件的安装过程。
了解工具栏中各个按钮的功能，并能熟练应用主要的操作按钮。
（2）自选一个待分析与设计的目标信息系统，给出较详细的系统应用场景分析，并初步定义系统边界和拟分析设计的系统功能。
1.对 Rational Rose 软件中关键功能按钮的说明和理解（一）主界面（二）关键功能按钮说明（1）标准工具栏（ Standard Toolbar）：简称为工具栏，与打开的模型无关，包括一系列可以简化常用操作的图标，如创建新模型、保存模型等。
（ 2）模型图工具栏（ Diagram Toolbar）简称为工具箱，包含适用于当前模型图的工具，每种模型图都有自己的工具箱。
（3）自定义工具栏 /工具箱，单击菜单栏中的 Tools>Options,在弹出的 Options 窗口中单击Toolbars 标签，可以在 Toolbars 标签中自定义工具栏 /工具箱。
右单击工具栏 /工具性，单击快捷菜单中的 Customize。
2.拟分析设计的信息系统说明本次试验我设计的信息系统是一个小型书店管理系统，该系统中包含进销存三种主要功能。
该系统有计划管理、采购管理、书库管理、图书销售、事务管理六个模块构成。
对书店的图书、架存、销售、出版社、会员提供全面管理，对图书业务提供全面、一致、快速的处理，系统友好、安全、可靠。
在书目管理中，提供书目的输入、修改、存储、输出、浏览等功能；提供图书类别的增加、删除、修改、打印、浏览功能。
电子科技大学微处理器系统结构与嵌入式系统设计实验一
电子科技大学实验报告课程名称微处理器系统结构与嵌入式系统设计实验名称ARM汇编基础实验任课教师 XXX 实验教师 XXX姓名黑XX学号2012XXXXXXXXX 实验地点 XXXXXXX 分组号 X组时间 XXXX年 X月X日XX：XX~XX：XX一、实验目的1.掌握ARM汇编指令。
2.学习掌握C与汇编混合编程基础。
3.熟练使用ARM调试工具RVDS进行调试操作。
二、实验内容1．熟悉ARM汇编。
2．用ARM汇编实现1+2+...+N。
3．C调用汇编实验（实现字符串拷贝功能）。
4．汇编调用C实验。
5．ARM汇编实现冒泡算法（选做)三、实验步骤1)用ARM汇编实现1+2+….n的运算。
在sum.s文件中，添加如下代码：SUN_L1ADD R0,R1BVS SUM_ENDCMP R1,R2BHS SUM_ENDADD R1,#1B SUN_L12）理解C和汇编，并用汇编程序实现字符串拷贝，并在C程序中调用该汇编程序。
在汇编文件testfile1. s中添加两行汇编代码，实现：拷贝源字符串的一个字节到R2中,将拷贝的字节复制到目标空间。
关键代码如下：strcopy;------------------------------------------;用汇编实现字符串拷贝LDRB R2,[R1],#1 ;R1对应源字符串首地址，利用寄存器间接寻址读取字符到R2STRB R2,[R0],#1 ;R0对应目的字符串首地址，利用寄存器间接寻址保存字符CMP R2,#0BNE strcopyMOV PC,LR;------------------------------------------END ;文件结束3)在汇编中调用C函数。
在汇编文件testfile2.s中相应位置添加汇编代码，通过调用c函数g（）实现1+2+3+glovb1，结果存在R8中。
关键代码如下：STR LR,[SP,#-4]!MOVS R0,#1MOVS R1,#2MOVS R2,#3LDR R4,=glovb1LDR R3,[R4] ;传递参数BL gMOV R8,R0ADD sp,sp,#4LDR pc,[sp],#4中，通过伪指令EQU，定义N的值。
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实践设计报告
设计名称：计算机系统结构实践设计
设计项目：流水线与流水线冲突
姓名：冯皓明
专业：计算机科学与技术
班级：18-4
学号：1804010405
计算机科学与技术学院
实验教学中心
20 20 年 5 月15 日
目录
一．实践设计的目的和意义
二．实践设计的内容和要求
三．设计用的设备仪器
四．实践设计的相关技术
五．项目设计与实现
六．结束语
一实验目的
加深对计算机流水线基本概念的理解。
理解MIPS结构如何用段流水线来实现，理解各段的功能和基本操作。
加深对数据冲突、结构冲突和控制冲突的理解，理解这三类冲突对CPU性能的影响。
通过采用相关技术来消解各种冲突，进一步理解解决流水线冲突的方法。
二．要求
学习模拟器的结构、原理和基本操作方法。
运行样例程序，观察流水线的工作过程和冲突产生的情况。
运用所学知识，通过对模拟器的一些功能设置来解决产生的结构冲突，数据冲突，控制冲突。
自行编写一段程序，分别验证各种冲突的解决方法。
（程序行数不需过多，10行左右，只要包括这几种冲突情况即可）。
三实验用设备器材
计算机一台。
指令级和流水线操作级模拟器MIPS。
四．实践设计的相关技术
五．项目设计与实现
（1）启动MIPSsim
（2）根据预备知识中关于流水线各段操作的描述，进一步理解流水线窗口中各段的功能，掌握各流水寄存器的含义。
流水线窗口如下图：
取指令（IF）、指令译码/读寄存器（ID）、执行/访存有效地址计算（EX）、存储器访问（MEM）、结果写回寄存器（WB），（用鼠标双击各段，就可以看到各流水寄存器的内容）
1.观察程序在流水线中的执行情况，步骤如下：
（1）选择MIPS的“文件”—>“载入程序”选项来加载pipeline.s。
（2）观察比较各个执行周期
当执行到第13个时钟周期时，各段分别正在处理的指令是：
IF: LW $r4,60（$r6）
ID：ADDI $r3，$r0,25
EX：ADDI $r1,$r1,-1
MEM：ADDI $r6,$r0,8
WB：ADD $r2,$r1,$r0
时钟周期图：
流水线寄存器中内容
2.观察和分析结构冲突对CPU性能的影响，步骤如下：
（1）加载structure_hz.s
（2）执行该程序，找出存在结构冲突的指令对以及导致结构冲突的部件。
答：结构冲突的指令：ADD.D$f2,$f0,$f1和ADD.D$f3,$f0,$f1
结构冲突部件：加法寄存器
对CPU性能的影响:当发生冲突时，流水线会发生停顿，从而降低了CPU的性能。
解决方法：在流水线处理机中设置相互独立的指令存储器和储存器
3.观察数据冲突并用定向技术来减少停顿，步骤如下：
(1)全部复位
(2)加载data_hz.s。
(3)关闭定向功能
（4）单步执行一个周期，同时查看时钟周期图，列出在什么时刻发生了RAW（先写后读）冲突。
4、5、6、8、9、10、12、13、16、17、19、20、24、25、26、27、28、31、32、35、、36、38、39周期发生了RAW冲突
（5）记录数据冲突引起的停顿时钟周期数及程序执行的总时钟周期数，计算停顿时钟周期数占总执行周期数的百分比。
（6）复位cpu
（7）打开定向功能：
（8）单步执行一个周期，同时查看时钟周期图，列出在什么时刻发生了RAW（先写后读）冲突，并与步骤（3）的结果进行比较。
第4、6、8、9、10、12、13、18、20、22、24、25、30、32、34、36、37周期发生了RAW冲突
（9）比
采用定向技术后性能会有大幅提升。
结果分析；
当发生结构冲突时，流水线会出现停顿，从而降低了CPU的性能。
要避免结构冲突就要在流水线处理机中设置相互独立的指令存储器和数据存储器。
当发生数据冲突时，程序执行并定向时的总停顿周期比没有定向功能的时候少，说明要降低数据冲突的方法是对CPU复位并定向。
3.控制冲突指令调度和延时分支
（1）全部复位
（2）加载branch.s
（3）延迟分支减少分支指令对性能的影响，关闭延迟分支功能。
这是通过在“配置”菜单中去选“延迟分支”来实现的
（4）
分支延迟的时刻：Cycle 6, 9, 13, 21, 24, 28.
记录执行该程序所花的时钟周期数:38
假设延迟槽为一个，对branch.s进行指令调度，然后存到delay-branch.s中
delay-branch.s的指令代码: .text
main:
ADDI $r2,$r0,1024
ADD $r3,$r0,$r0
ADDI $r4,$r0,8
loop:
LW $r1,0($r2)
ADDI $r1,$r1,1
ADDI $r3,$r3,4
SUB $r5,$r4,$r3
SW $r1,0($r2)
BGTZ $r5,loop
ADD $r7,$r0,$r6
TEQ $r0,$r0
载入delayed-branch.asm 打开延迟分支功能
执行该程序，观察其时钟周期图，保存下其时钟周期图
对比上述两种情况下的时钟周期图
比较两种情况的时钟周期总数，可知：在使用延迟槽后，指令在运行到跳转指令时，不会出现延迟等待，则能够提高CPU的性能。
结构冲突：在只有一个浮点加法器的情况下，连着用浮点加法器，就会出现结构冲突
ADD.D $f2,$f0,$f1 //设置相互独立的指令，存储器和数据存储器
ADD.D $f3,$f0,$f1
ADD.D $f4,$f0,$f1
TEQ $r0,$r0
数据冲突: 相关指令靠的太近在流水线中的重叠执行或者重新排序会改变指令读写操作数的顺序
使之不同于他们串行执行时的顺序，则发生了数据冲突
DADD R1,R2,R3
DSUB R4,R1,R5 //采用定向技术
XOR R6,R1,R7
AND R8,R1,R9
OR R10,R1,R11
控制冲突：流水线遇到分支指令和其他会改变pc值的指令所引起的冲突
Lw $t0, 0($t1)
bne $t0, $s5, exit
j loop //在指令前加入nop指令
六．结束语
通过本次实验，我对流水线的工作原理、流水线的冲突以及解决方法都有了更深入的了解，对流水线的的理解和掌握更深刻了，通过观察时钟周期图能够辨别冲突类型及冲突原因，流水线冲突有了更好的认识。