计算机组成原理实验指导书
计算机组成原理实验指导书
计算机组成原理实验指导书适用TD-CMA实验设备实验一基本运算器实验一、实验原理运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A和暂存器B，三个部件同时接受来自A和B的数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM），各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3 0CN来决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。
如果是影响进位的运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU零标志。
ALU中所有模块集成在一片CPLD中。
逻辑运算部件由逻辑门构成，较为简单，而后面又有专门的算术运算部件设计实验，在此对这两个部件不再赘述。
移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩阵来实现，交叉开关的原理如图1-1-2所示。
图中显示的是一个4X4的矩阵（系统中是一个8X8的矩阵）。
每一个输入都通过开关与一个输出相连，把沿对角线的开关导通，就可实现移位功能，即：(1) 对于逻辑左移或逻辑右移功能，将一条对角线的开关导通，这将所有的输入位与所使用的输出分别相连,而没有同任何输入相连的则输出连接0。
(2) 对于循环右移功能，右移对角线同互补的左移对角线一起激活。
例如，在4位矩阵中使用‘右1’和‘左3’对角线来实现右循环1位。
(3) 对于未连接的输出位，移位时使用符号扩展或是0填充，具体由相应的指令控制。
使用另外的逻辑进行移位总量译码和符号判别。
原理如图1-1-1所示图1-1-1 运算器原理图运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A和暂存器B，三个部件同时接受来自A和B的数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM），各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3 0决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。
如果是算术运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU零标志。
《计算机组成原理》实验指导书
《计算机组成原理》实验指导书实验一、3～8译码器的设计1．实验目的和要求熟悉ispEXPERT SYSTEM 软件的原理图绘制和编程方法。
了解计算机硬件电路的设计和调试方法。
熟悉、掌握组合逻辑电路的设计方法。
2．实验内容由组合逻辑电路知识可知，采用与门实现的3线～8线译码器的逻辑方程如下： 利用组合逻辑门电路，设计一个3～8译码器，原理图如下：并验证逻辑是否正确。
3.实验提示先根据附录一熟悉ispEXPERT SYSTEM用原理图方式输入组合逻辑门电路连接计算机组成原理实验装置，编程下载ispLSI1032E 拨动开关观察记录LED 显示结果完成实验后，每位同学提交一份实验报告（手写），格式参照附件一。
注：引脚1.开关（输入）：K0~K7： 53~60K8~K15 ： 26~33 开关向上为1，向下为0 灯（输出）：LED0~LED7 ：76~83 LED8~LED15：3~10 L0~L7： 45~52 L8~L15： 34~412.输入输出都要添加缓冲器：在器件库中选择C ：\…\GENERIC\IOPADS.LIB1270126012501240123012201210120a a a y a a a y a a a y a a a y a a a y a a a y a a a y a a a y ========3.引脚锁定：菜单项ADD ，选命令，出现Symbol Attribute Editor 对话框，单击需要定义属性的输入输出PAD ，在对话框中选SynarioPin 属性，输入引脚号。
（2）选择器件 （3）输入源文件（4）编译、仿真源文件 （5）适配在项目管理器窗口，点击左边窗口中的ispLSI1032E-70LJ84,右边窗口双击FitDesign,出现绿色对号，则设计正确，红色错号，存在严重错误。
（6）下载（烧录）将实验系统电源连好使用专用下载电缆将实验系统和微机连好。
计算机组成原理实验指导书CP226
目录第一章系统概述 (2)1.1DICE-CP226简介 (2)1.2DICE-CP226特点 (2)1.3实验系统组成 (3)第二章模型机模块实验 (4)2.1寄存器实验 (4)实验1：A，W 寄存器实验 (5)实验2：R0，R1，R2，R3 寄存器实验 (8)实验3：MAR 地址寄存器，ST 堆栈寄存器，OUT输出寄存器 (13)2.2运算器实验 (16)2.3数据输出实验/移位门实验 (18)实验1：数据输出实验 (20)实验2：移位实验 (21)2.4微程序计数器U PC实验 (23)实验1：uPC 加一实验 (25)实验2：uPC 打入实验 (26)2.5PC实验 (26)实验1：PC 加一实验 (29)实验2：PC 打入验 (29)2.6存储器EM实验 (30)实验1：PC/MAR 输出地址选择 (31)实验2：存储器EM 写实验 (31)实验3：存储器EM 读实验 (33)实验4：存储器打入IR指令寄存器/uPC实验 (34)实验5：使用实验仪小键盘输入EM (36)2.7微程序存储器U M实验 (36)实验1：微程序存储器uM 读出 (38)实验2：使用实验仪小键盘输入uM (38)2.8中断实验 (39)第三章CP226 模型机 (40)3.1模型机总体结构 (40)3.2模型机寻址方式 (41)3.3模型机指令集 (42)3.4模型机微指令集 (44)第四章模型机综合实验（微程序控制器） (55)实验1：数据传送实验/输入输出实验 (55)实验2：数据运算实验（加/减/与/或） (58)实验3：移位/取反实验 (60)实验4：转移实验 (62)实验5：调用实验 (60)实验6：中断实验 (61)实验7：指令流水实验 (64)实验8 RISC 模型机 (66)第五章组合逻辑控制 (68)5.1组合逻辑控制器 (68)5.2用CPLD实现运算器功能 (76)第六章设计指令/微指令系统 (79)第七章扩展实验 (83)扩展实验一：用8255 扩展I/O 端口实验 (83)扩展实验二：用8253扩展定时器试验 (84)第八章实验仪键盘使用 (87)1、观察内部寄存器： (88)2、观察、修改程序存储器内容： (88)3．观察、修改微程序存储器内容： (89)4.用小键盘调试实验一 (91)第九章CP226 集成开发环境使用 (93)1）主菜单 (94)2）快捷键图标 (95)3）调试窗口区 (95)4）结构图区 (96)5）指令/微程序/跟踪窗口 (96)6）寄存器状态 (97)附录一实验用芯片介绍 (98)第一章系统概述1.1 DICE-CP226简介DICE-CP226型计算机组成原理实验系统<以下简称系统>，是由江苏启东计算机总厂有限公司继C2000/CH2000成功开发之后，结合国内同类产品的优点，最新研制开发的超强型实验计算机装置<以下简称模型机>。
计算机组成原理实验指导书
计算机组成原理实验指导书一、实验目的。
本实验旨在通过实际操作，加深学生对计算机组成原理的理解，掌握计算机硬件的基本组成和工作原理，提高学生的动手能力和实际操作能力。
二、实验器材。
1. 计算机主机。
2. 显示器。
3. 键盘。
4. 鼠标。
5. 逻辑分析仪。
6. 示波器。
7. 电源。
8. 万用表。
9. 逻辑门集成电路。
10. 接线板。
11. 连接线。
三、实验内容。
1. 计算机硬件基本组成的实验。
通过拆卸计算机主机，了解各个硬件组件的作用和连接方式，包括主板、CPU、内存、硬盘、显卡、电源等。
并通过重新组装，加深对计算机硬件组成的理解。
2. 逻辑门电路实验。
使用逻辑门集成电路和连接线搭建基本的逻辑门电路，包括与门、或门、非门等，并通过逻辑分析仪观察输入输出的关系，加深对逻辑门原理的理解。
3. 示波器使用实验。
学习示波器的基本使用方法，观察不同信号的波形，了解数字信号和模拟信号的特点，加深对计算机输入输出原理的理解。
4. 电源电压测量实验。
使用万用表测量计算机主板各个电源接口的电压值，了解各个电源接口的作用和电压标准，加深对计算机电源原理的理解。
四、实验步骤。
1. 计算机硬件基本组成的实验步骤。
（1）拆卸计算机主机，观察各个硬件组件的位置和连接方式。
（2）了解各个硬件组件的作用和特点。
（3）重新组装计算机主机，检查各个硬件组件的连接是否正确。
2. 逻辑门电路实验步骤。
（1）根据实验指导书搭建与门、或门、非门电路。
（2）使用逻辑分析仪观察输入输出的关系，记录实验数据。
3. 示波器使用实验步骤。
（1）学习示波器的基本使用方法。
（2）使用示波器观察不同信号的波形，记录实验数据。
4. 电源电压测量实验步骤。
（1）使用万用表测量各个电源接口的电压值。
（2）比较测量结果与电压标准的差异，记录实验数据。
五、实验注意事项。
1. 在拆卸和重新组装计算机主机时，注意防止静电干扰，避免损坏硬件组件。
2. 在搭建逻辑门电路时，注意连接线的接触是否良好，避免信号传输不畅。
(完整版)《计算机组成原理》实验指导书
《计算机组成原理》实验指导书目录第一部分EL-JY-II计算机组成原理实验系统简介 (1)第二部分使用说明及要求 (5)实验一运算器实验 (12)实验二移位运算实验 (24)实验三存储器实验和数据通路实验 (29)实验四微程序控制器的组成与实现实验 (36)实验五微程序设计实验 (45)实验六、简单实验计算机组成与程序运行实验 (53)实验七、带移位运算实验计算机组成与程序运行实验 (65)实验八、复杂实验计算机组成与程序运行实验 (77)实验九、实验计算机的I/O实验 (93)实验十、总线控制实验(选做) (103)实验十一、可重构原理计算机组成实验(选做) (105)实验十二、简单中断处理实验(选做) (110)实验十三、基于重叠和流水线技术的CPU结构实验(选做) (116)实验十四、RISC模型机实验(选做) (122)第一部分EL-JY-Ⅱ计算机组成原理实验系统简介EL-JY-Ⅱ型计算机组成原理实验系统是为计算机组成原理课的教学实验而研制的，涵盖了目前流行教材的主要内容，能完成主要的基本部件实验和整机实验，可供大学本科、专科、成人高校以及各类中等专业学校学习《计算机组成原理》、《微机原理》和《计算机组成和结构》等课程提供基本的实验条件，同时也可供计算机其它课程的教学和培训使用。
一、基本特点：1、本系统采用了新颖开放的电路结构：（1）、在系统的总体构造形式上，采用“基板+ CPU板”的形式，将系统的公共部分，如数据的输入、输出、显示单片机控制及与PC机通讯等电路放置在基板上，它兼容8位机和16位机，将微程序控制器、运算器、各种寄存器、译码器等电路放在CPU板上，而CPU板分为两种：8位和16位，它们都与基板兼容，同一套系统通过更换不同的CPU板即可完成8位机或16位机的实验，用户可根据需要分别选用8位的CPU 板来构成8位计算机实验系统或选用16位的CPU板来构成16位计算机实验系统；也可同时选用8位和16位的CPU板，这样就可用比一套略多的费用而拥有两套计算机实验系统，且使用时仅需更换CPU板，而不需做任何其它的变动或连接，使用十分方便。
CCT-IV计算机组成原理实验指导书
CCT－IV计算机组成原理实验指导书目录实验一运算器实验 (3)(一) 算术逻辑运算实验 (3)(二) 进位控制实验 (7)(三) 移位运算实验 (10)实验二存储器实验 (12)实验三微控器实验 (16)实验四基本模型机设计与实现 (23)实验五带移位运算的模型机的设计与实现 (30)实验六复杂模型机的设计与实现 (37)实验七可重构原理计算机组成设计实验 (46)实验八扩展8255并行口实验 (52)实验九PLD应用实验 (57)实验一运算器实验（一）算术逻辑运算实验一. 实验目的1. 掌握简单运算器的数据传送通路。
2. 验证运算功能发生器( 74LS181)的组合功能。
二. 实验设备CCT－IV计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。
三. 实验内容1. 实验原理实验中所用的运算器数据通路图1－1所示。
其中运算器由两片74LS181以并/串形成构成8位字长的ALU。
运算器的输出经过一个三态门(74LS245)和数据总线相连，运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器(74LS373)锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据开并(“INPUT DEVICE”)用来给出参与运算的数据，并经过一三态门(74LS245)和数据总线相连，数据显示灯(“BUS UNIT”)已必数据总线相连，用来显示数据总线内容。
图中已将用户需要连接的控制信与用圆圈标明(其他实验相同，不再说明)，其中除T4为脉冲信与，其它均为电平信号。
由于电路中的时序信号均已连至“W/R UNIT”的相应时序信号引出端,因此,在进行实验时,只需将“W/R UNIT”的T4接至“STATE UNIT”的微动开关KK2的输出端，按动微动开关,即可获得实验所需的单脉冲，而S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU－B、SW－B各电平控制信号用“SWITCH UNIT”中的二进制数据开关来模拟，其中Cn、ALU－B、SW－B为电低电平有效，LDDR1、LDDR2为高电平有效。
实验指导书_计算机组成原理
●李英王强编●杨勇审《计算机组成原理》实验指导书东华理工学院自编教材 20080XX计算机组成原理实验指导书编写：李英王强审校：杨勇东华理工大学信工学院二○○八年十月目录实验一运算器数据通路实验 (1)实验二总线存储器实验 (11)实验三运算器仿真实验 (20)实验四存储器仿真实验 (25)实验五输入输出接口仿真实验 (29)实验六数据通路仿真实验 (34)实验七微程序实验 (38)实验一 运算器数据通路实验一、实验预习1、复习本次实验所用的各种数字集成电路的性能及工作原理。
2、复习74LS181的工作原理，熟悉各管脚的逻辑功能。
3、按实验原理要求设计运算器，画出逻辑电路图及实验连线图。
4、预先拟订好实验步骤，考虑好可能产生的故障，并想好采取哪些实验技术手段进行排除。
5、74LS181是一个带有输入函数发生器的四位并行加法器，如果要进行8位或更多位的运算，应如何处理？6、实验中挂在总线上的器件（如运算器、寄存器、开关等）向总线发信息时应注意些什么问题？二、实验目的1、熟悉74LS181函数功能发生器的功能，提高器件在系统中应用的能力。
2、熟悉运算器的数据传送通路。
3、完成几种算术/逻辑运算器操作，加深对运算器工作原理的理解。
三、实验仪器实验仪器：1、综合硬件公共箱NS-GG12、逻辑电路搭试板NS-DS13、接线工具和连接导线 实验器件：1、四位函数功能发生器74LS181 2片2、八D 锁存器74LS373 1片3、八D 触发器74LS273 2片4、八缓冲器74LS244 1片器件介绍：1、八D 锁存器74LS3732、八D 触发器74LS2733、八缓冲器74LS244图1-1 八D 锁存器74LS373四、实验原理1．运算器基本结构运算器是计算机中对数据进行加工处理的部件，是中央处理单元（CPU ）的主要组成部分之一。
运算器基本结构一般由算术逻辑运算单元（ALU ）、输入数据选择电路、通用寄存器组、输出数据控制电路等组成。
计算机组成原理实验指导书
TEC-4计算机组成原理实验系统TEC-4计算机组成原理实验系统由北京邮电大学计算机学院、清华大学同方教学仪器设备公司、深圳拓普威电子技术有限公司联合研制。
它是一个8位的计算机模型实验仪器，可用于大专、本科、硕士研究生计算机组成原理课程、计算机系统结构课程的教学实验。
该仪器将提高学生的动手能力，提高学生对计算机整体和各组成部分的理解，提高学生对计算机系统的综合设计能力。
一、TEC-4计算机组成原理实验系统特点1.计算机模型简单、实用，运算器数据通路、控制器、控制台各部分划分清晰。
2.计算机模型采用了数据总线和指令总线双总线体制，能够实现流水控制。
3.控制器有微程序控制器、硬联线控制器两种类型，每种类型又有流水和非流水两种方案。
4.寄存器堆由1片ispLSI1016组成，运算器由1片ispLSI1024组成，设计新颖。
5.实验台上包括了1片在系统编程芯片ispLSI1032，学生可用它实现硬联线控制器等多种设计。
6.该系统能做运算器组成、双端口存储器、数据通路、微程序控制器、中断、CPU组成与指令执行等六个基本教学实验。
7.该系统能完成流水微程序控制器、硬联线控制器、流水硬联线控制器等三个大型课程设计实验。
8.电源部分采用模块电源，重量轻，具有抗电源对地短路能力。
9.器件外部采用自锁紧累接接线方式，可靠性比面包板提高5倍。
图1 TEC-4计算机组成原理实验系统二、TEC-4计算机组成原理实验系统的组成TEC-4计算机组成原理实验系统由下述六部分组成：1.控制台2.数据通路3.控制器4.用户自选器件试验区5.时序电路6.电源部分下面分别对各组成部分予以介绍。
三、电源电源部分由一个模块电源、一个电源插座、一个电源开关和一个红色指示灯组成。
电源模块通过四个螺栓安装在实验台下面，它输出+5V电压，最大负载电流3A，内置自恢复保险功能，具有抗+5V对地短路能力。
电源插座用于接交流220V市电，插座内装有保险丝。
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计算机组成原理实验指导书软件学院2015.9实验报告要求一、该实验为计算机组成原理课程的仿真训练项目，包括实验1-5，每个实验6分，共30分，计入最终考核成绩。
二、每人每个实验写一份实验报告。
要求在熟悉仿真软件和相关理论知识的基础上，按照实验步骤，认真观察实验结果数据，做好记录或截图，并对结果进行分析，最后总结实验中遇到的问题和解决方法，写出实验心得体会。
三、每个实验应在相对应的理论知识讲授完毕后进行，实验完成后以答辩形式组织考核打分。
实验报告需要同时上交电子版和A4纸打印版，封面参考附件。
附件计算机组成原理实验报告学院（系）：专业：班级：学号：姓名：年月日实验1 Cache模拟器的实现一.实验目的(1)加深对Cache的基本概念、基本组织结构以及基本工作原理的理解。
(2)掌握Cache容量、相联度、块大小对Cache性能的影响。
(3)掌握降低Cache不命中率的各种方法以及这些方法对提高Cache性能的好处。
(4)理解LRU与随机法的基本思想以及它们对Cache性能的影响。
二、实验内容和步骤1、启动CacheSim。
2、根据课本上的相关知识，进一步熟悉Cache的概念和工作机制。
3、依次输入以下参数：Cache容量、块容量、映射方式、替换策略和写策略。
4、读取cache-traces.zip中的trace文件。
5、运行程序，观察cache的访问次数、读/写次数、平均命中率、读/写命中率。
思考：1、Cache的命中率与其容量大小有何关系？2、Cache块大小对不命中率有何影响？3、替换算法和相联度大小对不命中率有何影响？三.实验结果分析四.实验心得实验2 运算器的编程实现一、实验目的1、加深对计算机中运算器的基本概念、运算方法和基本原理的理解。
2、提高学生对计算机编程语言掌握的熟练程度。
二、实验内容运用一种编程语言实现计算器的基本功能。
思考：1、计算机中数据是如何表示的？2、计算机中二进制数的加、减、乘、除四则运算如何实现？3、运算器的基本结构和功能有哪些？三.实验结果分析四.实验心得实验3 MIPS指令系统和MIPS体系结构一.实验目的（1）了解和熟悉指令级模拟器（2）熟悉掌握MIPSsim模拟器的操作和使用方法（3）熟悉MIPS指令系统及其特点，加深对MIPS指令操作语义的理解（4）熟悉MIPS体系结构二. 实验内容和步骤首先要阅读MIPSsim模拟器的使用方法，然后了解MIPSsim的指令系统。
（1）、启动MIPSsim。
（2）、选择“配置”->“流水方式”选项，使模拟器工作在非流水方式。
（3）、参照使用说明，熟悉MIPSsim模拟器的操作和使用方法。
（4）、选择“文件”->“载入程序”选项，加载样例程序 alltest.asm，然后查看“代码”窗口，查看程序所在的位置。
（5）、查看“寄存器”窗口PC寄存器的值：[PC]= 。
（6）、执行load和store指令，步骤如下：1)单步执行一条指令（F7）。
2)下一条指令地址为，是一条 (有，无)符号载入 (字节，半字，字)指令。
3)单步执行一条指令（F7）。
4)查看R1的值，[R1]= 。
5)下一条指令地址为，是一条 (有，无)符号载入 (字节，半字，字)指令。
6)单步执行1条指令。
7)查看R1的值，[R1]= 。
8)下一条指令地址为，是一条 (有，无)符号载入 (字节，半字，字)指令。
9)单步执行1条指令。
10)查看R1的值，[R1]= 。
11)单步执行1条指令。
12)下一条指令地址为，是一条保存 (字节，半字，字)指令。
13）单步执行一条指令。
14）查看内存BUFFER处字的值，值为。
(7)、执行算术运算类指令。
步骤如下：1）双击“寄存器”窗口中的R1，将其值修改为2。
2）双击“寄存器”窗口中的R2，将其值修改为3。
3）单步执行一条指令。
4）下一条指令地址为，是一条加法指令。
5）单步执行一条指令。
6）查看R3的值，[R3]= 。
7）下一条指令地址为，是一条乘法指令。
8）单步执行一条指令。
9）查看LO、HI的值，[LO]= ，[HI]= 。
(8)、执行逻辑运算类指令。
步骤如下：1）双击“寄存器”窗口中的R1，将其值修改为0XFFFF0000。
2）双击“寄存器”窗口中的R2，将其值修改为0XFF00FF00。
3）单步执行一条指令。
4）下一条指令地址为，是一条逻辑与运算指令，第二个操作数寻址方式是（寄存器直接寻址，立即数寻址）。
5）单步执行一条指令。
6）查看R3的值，[R3]= 。
7）下一条指令地址为，是一条逻辑或指令，第二个操作数寻址方式是（寄存器直接寻址，立即数寻址）。
8）单步执行一条指令。
9）查看R3的值，[R3]= 。
(9)、执行控制转移类指令。
步骤如下：1）双击“寄存器”窗口中R1，将其值修改为2。
2）双击“寄存器”窗口中R2，将其值修改为2。
3）单步执行一条指令。
4）下一条指令地址为，是一条BEQ指令,其测试条件是。
5) 单步执行1条指令。
6) 查看PC的值，[PC]= ，表明分支（成功，失败）。
7) 一条指令是一条BGEZ指令，其测试条件是，目标地址为。
8) 单步执行1条指令。
9) 查看PC的值，[PC]= ，表明分支 (成功，失败）。
10) 下一条指令是一条BGEZAL指令，其测试条件是，目标地址为。
11) 单步执行1条指令。
12) 查看PC的值，[PC]= ，表明分支（成功，失败）；查看R31的值，[R31]= 。
13) 单步执行1条指令。
14）查看R1的值，[R1]= 。
15）下一条指令地址为，是一条JALR指令，保存目标地址的寄存器为R1 ，保存返回地址的目标寄存器为R3。
16）单步执行1条指令。
17）查看PC和R3的值，[PC]= ，[R3]= 。
三、实验结果分析四.实验心得实验4 流水线及流水线中的冲突一.实验目的（1）理解计算机流水线基本概念。
（2）理解MIPS结构如何用5段流水线来实现。
（3）理解各段的功能和基本操作。
（4）加深对数据冲突、结构冲突的理解，理解这两类冲突对CPU性能的影响。
（5）进一步理解解决数据冲突的方法，掌握如何应用定向技术来减少数据冲突引起的停顿。
二.实验内容和步骤（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。
（用鼠标双击各段，就可以看到各流水寄存器的内容）（3）、参照MIPSsim模拟器使用说明，熟悉MIPSsim模拟器的操作和使用方法。
(4)、选择配置菜单中的“流水方式”选项，使模拟器工作于流水方式下。
(5)、观察程序在流水线中的执行情况，步骤如下：1）选择MIPSsim的“文件”—>“载入程序”选项来加载pipeline.s。
2）关闭定向功能。
这是通过“配置”—>“定向”。
3）用单步执行一个周期的方式执行该程序，观察每一个周期中，各段流水寄存器内容的变化、指令的执行情况（“代码”窗口）以及时钟周期图。
4）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:ID：EX：MEM：WB：画出这时的时钟周期图。
(6)、这时各流水寄存器中的内容为：IF/ID.IR：IF/ID.NPC：ID/EX.A：ID/EX.B：ID/EX.IR：ID/EX.Imm：EX/MEM.ALUo：EX/MEM.IR：MEM/WB.LMD：MEM/WB.ALUo：MEM/WB.IR：(7)、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。
3）记录由结构冲突引起的停顿时钟周期数，计算停顿时钟周期数占总执行周期数的百分比。
4）把浮点加法器的个数改为4个。
5）再次重复步骤1）-步骤3）的工作。
6）分析结构冲突对CPU性能的影响，讨论解决结构冲突的方法。
(8)、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。
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。
9）记录由数据冲突引起的停顿时钟周期数以及程序执行的总时钟周期数，计算采用定向技术后的性能是原来的几倍。
三.实验结果分析四.实验心得实验5 指令调度和延迟分支一.实验目的（1）加深对指令调度技术的理解。
（2）加深对延迟分支技术的理解。
（3）熟练掌握用指令调度技术解决流水线中的数据冲突的方法。
（4）进一步理解指令调度技术对CPU性能的改进。
（5）进一步理解延迟分支技术对CPU性能的改进。
二.实验内容和步骤:(1)、启动MIPSsim。
(2)、根据前面的相关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。
(3)、选择“配置”->“流水方式”选项，使模拟器工作于流水方式下。
(4)、用指令调度技术解决流水线中的数据冲突。
1）启动MIPSsim。
2）加载schedule.s。
3）关闭定向功能。
4）执行所载入的程序。
通过查看统计数据和时钟周期图，找出并记录程序执行过程中各种冲突发生的次数、发生冲突的指令组合以及程序执行的总时钟周期数。
5)采用指令调度技术对程序进行指令调度，消除冲突。
将调度后的程序存到after-schedule.s中。
6)载入after-schedule.s。
7)执行该程序。
观察程序在流水线中的执行情况，记录程序执行的总时钟周期数。
8)根据记录结果，比较调度前和调度后的性能。
论述指令调度对于提高CPU性能的作用。
（5）、用延迟分支减少分支指令对性能的影响。
1）启动MIPSsim。
2）载入branch.s。
3）关闭延迟分支功能。
4）执行该程序。
观察并记录发生分支延迟的时刻。
5）记录执行该程序所用的总时钟周期数。
6）假设延迟槽有1个，对branch.s进行指令调度，然后保存到“delayed-branch.s”中。
7）载入delayed-branch.s。
8）打开延迟分支功能。
9）执行该程序。
观察其时钟周期图。
10）记录执行该程序所用的总时钟周期数。
11）对比上述两种情况下的时钟周期图。
12）根据记录结果，比较没采用延迟分支和采用了延迟分支的性能之间的不同。
论述延迟分支对于提高CPU性能的作用。
三.实验结果分析四.实验心得。