计算机系统结构实验研究报告矩阵相乘.docx

1、计算机系统结构实验研究报告矩阵相乘计算机系统结构实验研究报告(矩阵相乘) 作者： 日期： 计算机系统结构课程实验报告院 系： 计算机科学学院 专 业： 计算机科学与技术 年 级： 课程名称： 计算机系统结构 学 号： 姓 名： 指导教师： 年 月 日年级班级学号专业姓名题目名称用DLX汇编语言编写矩阵乘程序Matrix.s（元素数据为浮点数）题目内容对矩阵乘程序Matrix.s做如下分析：1.观察程序中出现的数据相关、控制相关和结构相关现象，并指出程序中出现上述现象的指令；2.指出转移指令在转移成功和不成功时的流水线开销；3.分别在使用定向技术和不使用定向技术的两种情况下，输入同样的数据，利用

2、Statistics 窗口中的统计数字（总的周期数和暂停数），计算定向技术带来的加速比。4.通过DLX模拟器中的configuration窗口，将浮点运算的延迟改为8个时钟周期，重复观察并回答上述的1,2,3的问题。实验结果与分析实验结果截图如下：1.程序最后的运行结果截图如下：此为两个2阶矩阵的相乘，第一个矩阵的数据依次是1,2,3,4；第二个矩阵的数据依次是5,6,7,8，最后的运行结果依次是19,22,43,50。Register图如下：各寄存器的参数值如上。（写不完时，可另加附页。）程序代码3.流水线图某一流程截图如下：4.时钟周期表最后如下：.data ;* Prompts for

3、input ;输入提示部分 dat1: .space 64 dat2: .space 64 result: .space 64 Prompt1: .asciiz Input the martrixA line: Prompt2: .asciiz Input the martrixA column and the martrixB line: Prompt3: .asciiz Input the martrixB column: Prompt4: .asciiz Input the martrixAs number: Prompt5: .asciiz Input the martrixBs nu

4、mber: Prompt6: .asciiz This is my program ！ ;* Data for printf-Trap ;输出数据设置部分 PrintfFormat: .asciiz %d .align 2 PrintfPar: .word PrintfFormat PrintfValue: .space 4 PrintfFormat1: .asciiz n .align 2 PrintfPar1: .word PrintfFormat1 PrintfValue1: .space 4 PrintfFormat2: .asciiz Output the martrixA:n .a

5、lign 2 PrintfPar2: .word PrintfFormat2 PrintfValue2: .space 4 PrintfFormat3: .asciiz Output the martrixB:n .align 2 PrintfPar3: .word PrintfFormat3 PrintfValue3: .space 4 PrintfFormat4: .asciiz Output the martrixC:n .align 2 PrintfPar4: .word PrintfFormat4 PrintfValue4: .space 4 .text .global main m

6、ain: addi r1,r0,Prompt1 jal InputUnsigned movi2fp f1,r1 ;矩阵A的行数 addi r1,r0,Prompt2 jal InputUnsigned movi2fp f2,r1 ;矩阵A的列数，矩阵B的行数 addi r1,r0,Prompt3 jal InputUnsigned movi2fp f3,r1 ;矩阵B的列数 movfp2i r8,f1 movfp2i r6,f2 multu r4,r6,r8 ;总的矩阵A的元素个数r4 addi r2,r10,dat1 ;指向A的首地址 loop1: add r1,r0,Prompt4 ;分别

7、读入矩阵A的元素值 jal InputUnsigned sb 0(r2),r1 ;储存字节，读入元素 addi r2,r2,1 ;元素个数加一 sub r4,r4,1 ;总的矩阵元素个数r4减一 bnez r4,loop1 ;r4不为0时跳转重复输入 addi r10,r0,0 ;分别读出矩阵A的元素值 addi r2,r10,dat1 ;指向A的首地址 sw PrintfValue2,r1 addi r14,r0,PrintfPar2 trap 5 loopA: lbu r1,0(r2) sw PrintfValue,r1 addi r14,r0,PrintfPar ;换行 trap 5 a

8、ddi r2,r2,1 ;元素个数加一 sub r6,r6,1 ;矩阵A的列数r6减一 beqz r6,outputA ;矩阵A的列数r6等于0时跳到outputA j loopA ;否则继续loopA outputA: sw PrintfValue1,r1 addi r14,r0,PrintfPar1 trap 5 sub r8,r8,1 ;矩阵A的行数r8减一 beqz r8,countiuB ;矩阵A的行数r8等于0时跳到countiuB movfp2i r6,f2 j loopA ;否则继续loopA countiuB: movfp2i r6,f2 movfp2i r12,f3 add

9、i r10,r0,0 multu r4,r6,r12 ;总的矩阵B的元素个数r4 addi r2,r10,dat2 ;指向B的首地址 loop2: addi r1,r0,Prompt5 ;分别读入矩阵B的元素值 jal InputUnsigned sb 0(r2),r1 ;储存字节，读入元素 addi r2,r2,1 ;元素个数加一 sub r4,r4,1 ;总的矩阵元素个数r4减一 bnez r4,loop2 ;r4不为0时跳转重复输入 addi r10,r0,0 ;分别读出矩阵B的元素值 addi r2,r10,dat2 ;指向B的首地址 sw PrintfValue3,r1 addi r

10、14,r0,PrintfPar3 trap 5 loopB: lbu r1,0(r2) sw PrintfValue,r1 addi r14,r0,PrintfPar ;换行 trap 5 addi r2,r2,1 ;元素个数加一 sub r12,r12,1 ;矩阵B的列数r12减一 beqz r12,outputB ;矩阵B的列数r12等于0时跳到outputB j loopB ;否则继续loopB outputB: sw PrintfValue1,r1 addi r14,r0,PrintfPar1 trap 5 sub r6,r6,1 ;矩阵B的行数r6减一 beqz r6,countiu

11、e ;矩阵B的行数r6等于0时跳到countiu movfp2i r12,f3 j loopB ;否则继续loopB countiue: addi r11,r0,0 ;temp，表示矩阵C的一个元素的累加器 addi r4,r0,0 ;r 初始化矩阵C的偏移量 addi r5,r0,0 ;矩阵A当前被扫描的行号 line: movi2fp f4,r5 ;判断是否扫描完 ltf f4,f1 ;f4f1跳转（矩阵A的行是否扫描完） bfpf finish ;是，则跳转结束程序 addi r6,r0,0 ;col，r6表示当前B矩阵的列号 column: movi2fp f4,r6 ltf f4,f

12、3 ;col（f3）f4，矩阵B的列是否扫描完 bfpf leveladd ;是，则跳到矩阵a的下一行 movfp2i r1,f2 multu r10,r5,r1 ;i-l*n，r10表示矩阵A当前行的第一个 元素的索引 addi r7,r6,0 ;mov col to j（矩阵B某一列的某个元素的 索引） addi r11,r0,0 ;temp=0，矩阵C当前的元素值的初始化 addi r9,r5,1 ;r9-l+1，r9代表矩阵A当前数组中的实 际行号（r5的初值为0） movfp2i r1,f2 ;f2是矩阵A的列数 multu r9,r1,r9 ;p-n*(l+1)，r9代表矩阵A当前

13、行中最后 一个元素在数组中的索引 calculate: movi2fp f4,r10 movi2fp f9,r9 ltf f4,f9 ;compare i to pz（判断是否计算到当前行 的最后一个元素） bfpf asign ;当前行列相乘完毕，得出结果矩阵C的 一个元素（跳转赋值） addi r1,r10,dat1 ;取矩阵A当前元素在内存区域中的地址 lbu r2,0(r1) ;从r1所指向的内存单元中取出矩阵A当 前的元素暂存在r2 addi r1,r7,dat2 ;取矩阵B当前元素在内存区域中的地址 lbu r3,0(r1) ;从r1所指向的内存单元中取出矩阵B当 前的元素暂存在r

14、3 multu r1,r2,r3 ;temp1-dat1i+dat2j add r11,r11,r1 ;temp-temp+temp1，累加到累加器 addi r10,r10,1 ;i+，计算矩阵A当前行的下个元素的索引 movfp2i r1,f3 add r7,r7,r1 ;j-j+k，计算矩阵B的当前列的下个元素的索引 j calculate asign: addi r1,r4,result ;r1表示矩阵C当前的地址 sb 0(r1),r11 ;store result，把新计算出来的元素放入当前内存单元 addi r4,r4,1 ;赋值完一个元素，偏移量自增1 addi r6,r6,1

15、 ;矩阵B的当前列数自增1 j column ;矩阵B新的一列开始 leveladd: addi r5,r5,1 ;矩阵A当前行自增1 j line ;矩阵A新的一行开始 finish: addi r10,r0,0 ;分别读出矩阵C的元素值 movfp2i r8,f1 movfp2i r12,f3 addi r2,r10,result sw PrintfValue4,r1 addi r14,r0,PrintfPar4 trap 5 loop3: lbu r1,0(r2) sw PrintfValue,r1 addi r14,r0,PrintfPar trap 5 addi r2,r2,1 sub r12,r12,1 beqz r12,outputC j loop3 outputC: sw PrintfValue1,r1 addi r14,r0,PrintfPar1 trap 5 sub r8,r8,1 beqz r8,choice movfp2i r12,f3 j loop3 ;* end choice: add r1,r0,Prompt6 ;是否重复本次运行操作 jal InputUnsigned beqz r1,end ;若为0则结束运行 j main ;否则则重复执行 end: trap 0 心得体会成绩评定教师签名： 年 月 日