计算机系统结构实验研究报告矩阵相乘.docx
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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）
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————————————————————————————————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
;***Promptsforinput
;输入提示部分
dat1:
.space64
dat2:
.space64
result:
.space64
Prompt1:
.asciiz"InputthemartrixAline:
"
Prompt2:
.asciiz"InputthemartrixAcolumnandthemartrixBline:
"
Prompt3:
.asciiz"InputthemartrixBcolumn:
"
Prompt4:
.asciiz"InputthemartrixA'snumber:
"
Prompt5:
.asciiz"InputthemartrixB'snumber:
"
Prompt6:
.asciiz"Thisismyprogram！
"
;***Dataforprintf-Trap
;输出数据设置部分
PrintfFormat:
.asciiz"%d"
.align2
PrintfPar:
.wordPrintfFormat
PrintfValue:
.space4
PrintfFormat1:
.asciiz"\n"
.align2
PrintfPar1:
.wordPrintfFormat1
PrintfValue1:
.space4
PrintfFormat2:
.asciiz"OutputthemartrixA:
\n"
.align2
PrintfPar2:
.wordPrintfFormat2
PrintfValue2:
.space4
PrintfFormat3:
.asciiz"OutputthemartrixB:
\n"
.align2
PrintfPar3:
.wordPrintfFormat3
PrintfValue3:
.space4
PrintfFormat4:
.asciiz"OutputthemartrixC:
\n"
.align2
PrintfPar4:
.wordPrintfFormat4
PrintfValue4:
.space4
.text
.globalmain
main:
addir1,r0,Prompt1
jalInputUnsigned
movi2fpf1,r1;矩阵A的行数
addir1,r0,Prompt2
jalInputUnsigned
movi2fpf2,r1;矩阵A的列数，矩阵B的行数
addir1,r0,Prompt3
jalInputUnsigned
movi2fpf3,r1;矩阵B的列数
movfp2ir8,f1
movfp2ir6,f2
multur4,r6,r8;总的矩阵A的元素个数r4
addir2,r10,dat1;指向A的首地址
loop1:
addr1,r0,Prompt4;分别读入矩阵A的元素值
jalInputUnsigned
sb0（r2）,r1;储存字节，读入元素
addir2,r2,1;元素个数加一
subr4,r4,1;总的矩阵元素个数r4减一
bnezr4,loop1;r4不为0时跳转重复输入
addir10,r0,0;分别读出矩阵A的元素值
addir2,r10,dat1;指向A的首地址
swPrintfValue2,r1
addir14,r0,PrintfPar2
trap5
loopA:
lbur1,0（r2）
swPrintfValue,r1
addir14,r0,PrintfPar;换行
trap5
addir2,r2,1;元素个数加一
subr6,r6,1;矩阵A的列数r6减一
beqzr6,outputA;矩阵A的列数r6等于0时跳到outputA
jloopA;否则继续loopA
outputA:
swPrintfValue1,r1
addir14,r0,PrintfPar1
trap5
subr8,r8,1;矩阵A的行数r8减一
beqzr8,countiuB;矩阵A的行数r8等于0时跳到countiuB
movfp2ir6,f2
jloopA;否则继续loopA
countiuB:
movfp2ir6,f2
movfp2ir12,f3
addir10,r0,0
multur4,r6,r12;总的矩阵B的元素个数r4
addir2,r10,dat2;指向B的首地址
loop2:
addir1,r0,Prompt5;分别读入矩阵B的元素值
jalInputUnsigned
sb0（r2）,r1;储存字节，读入元素
addir2,r2,1;元素个数加一
subr4,r4,1;总的矩阵元素个数r4减一
bnezr4,loop2;r4不为0时跳转重复输入
addir10,r0,0;分别读出矩阵B的元素值
addir2,r10,dat2;指向B的首地址
swPrintfValue3,r1
addir14,r0,PrintfPar3
trap5
loopB:
lbur1,0（r2）
swPrintfValue,r1
addir14,r0,PrintfPar;换行
trap5
addir2,r2,1;元素个数加一
subr12,r12,1;矩阵B的列数r12减一
beqzr12,outputB;矩阵B的列数r12等于0时跳到outputB
jloopB;否则继续loopB
outputB:
swPrintfValue1,r1
addir14,r0,PrintfPar1
trap5
subr6,r6,1;矩阵B的行数r6减一
beqzr6,countiue;矩阵B的行数r6等于0时跳到countiu
movfp2ir12,f3
jloopB;否则继续loopB
countiue:
addir11,r0,0;temp，表示矩阵C的一个元素的累加器
addir4,r0,0;r初始化矩阵C的偏移量
addir5,r0,0;矩阵A当前被扫描的行号
line:
movi2fpf4,r5;判断是否扫描完
ltff4,f1;f4>f1跳转（矩阵A的行是否扫描完）
bfpffinish;是，则跳转结束程序
addir6,r0,0;col，r6表示当前B矩阵的列号
column:
movi2fpf4,r6
ltff4,f3;col（f3）bfpfleveladd;是，则跳到矩阵a的下一行
movfp2ir1,f2
multur10,r5,r1;i<-l*n，r10表示矩阵A当前行的第一个元素的索引
addir7,r6,0;movcoltoj（矩阵B某一列的某个元素的索引）
addir11,r0,0;temp=0，矩阵C当前的元素值的初始化
addir9,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）
movfp2ir1,f2;f2是矩阵A的列数
multur9,r1,r9;p<-n*（l+1），r9代表矩阵A当前行中最后一个元素在数组中的索引
calculate:
movi2fpf4,r10
movi2fpf9,r9
ltff4,f9;compareitopz（判断是否计算到当前行的最后一个元素）
bfpfasign;当前行列相乘完毕，得出结果矩阵C的一个元素（跳转赋值）
addir1,r10,dat1;取矩阵A当前元素在内存区域中的地址
lbur2,0（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
addir1,r7,dat2;取矩阵B当前元素在内存区域中的地址
lbur3,0（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r3
multur1,r2,r3;temp1<-dat1[i]+dat2[j]
addr11,r11,r1;temp<-temp+temp1，累加到累加器
addir10,r10,1;i++，计算矩阵A当前行的下个元素的索引
movfp2ir1,f3
addr7,r7,r1;j<-j+k，计算矩阵B的当前列的下个元素的索引
jcalculate
asign:
addir1,r4,result;r1表示矩阵C当前的地址
sb0（r1）,r11;storeresult，把新计算出来的元素放入当前内存单元
addir4,r4,1;赋值完一个元素，偏移量自增1
addir6,r6,1;矩阵B的当前列数自增1
jcolumn;矩阵B新的一列开始
leveladd:
addir5,r5,1;矩阵A当前行自增1
jline;矩阵A新的一行开始
finish:
addir10,r0,0;分别读出矩阵C的元素值
movfp2ir8,f1
movfp2ir12,f3
addir2,r10,result
swPrintfValue4,r1
addir14,r0,PrintfPar4
trap5
loop3:
lbur1,0（r2）
swPrintfValue,r1
addir14,r0,PrintfPar
trap5
addir2,r2,1
subr12,r12,1
beqzr12,outputC
jloop3
outputC:
swPrintfValue1,r1
addir14,r0,PrintfPar1
trap5
subr8,r8,1
beqzr8,choice
movfp2ir12,f3
jloop3;***end
choice:
addr1,r0,Prompt6;是否重复本次运行操作
jalInputUnsigned
beqzr1,end;若为0则结束运行
jmain;否则则重复执行
end:
trap0
心
得
体
会
成
绩
评
定
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