北郵實(shí)驗(yàn)一WINDLX模擬器安裝使用

1、北 京 郵 電 大 學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn) 2015年4月實(shí)驗(yàn)一 WINDLX模擬器安裝及使用一、 實(shí)驗(yàn)類(lèi)別： 綜合實(shí)驗(yàn)二、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模航?shí)驗(yàn)環(huán)境，了解WINDLX模擬器的結(jié)構(gòu)及使用三、 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2四、 人組數(shù)：1/1五、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備環(huán)境：WinDLX要求的硬件平臺(tái)是IBM PC兼容機(jī)，WinDLX是一個(gè)Windows應(yīng)用程序，運(yùn)行于Windows 3.0以上的操作系統(tǒng)。六、 實(shí)驗(yàn)原理：WinDLX軟件包中帶有說(shuō)明文件，供安裝程序時(shí)候使用。七、 教學(xué)要點(diǎn)與學(xué)習(xí)難點(diǎn)：軟件包中還有WinDLX教程和聯(lián)機(jī)幫助，可以通過(guò)它們進(jìn)一步了解模擬器的使用方法和DLX處理器的原理。大家在進(jìn)行模擬實(shí)

2、驗(yàn)以前應(yīng)該仔細(xì)閱讀這些文檔。八、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求：閱讀模擬器Help文檔和相關(guān)資料，利用Fact.s及Input.s代碼熟悉模擬器的配置、各項(xiàng)工具使用、寄存器設(shè)置及指令系統(tǒng)。九、 實(shí)驗(yàn)步驟：（1） WINDLX模擬器安裝 （2） 熟悉模擬器的配置 （3） 熟悉各工具的使用WinDLX模擬器的安裝 WinDLX 包含windlx.exe和windlx.hlp文件。同時(shí)，還需要一些擴(kuò)展名為.s的匯編代碼文件。 在本教程中將使用fact.s 和input.s這兩個(gè)匯編代碼文件。WinDLX的安裝非常簡(jiǎn)單，我們獲得WinDLX壓縮包（224K），只要將其解壓到一個(gè)指定的目錄，然后執(zhí)

3、行里面的windlx.exe即可。做實(shí)驗(yàn)時(shí)直接雙擊桌面上的WinDLX圖標(biāo)就可進(jìn)入Windlx模擬器。開(kāi)始和配置WinDLX 雙擊 WinDLX 圖標(biāo)啟動(dòng)WinDLX后，將出現(xiàn)一個(gè)帶有六個(gè)子窗口的主窗口. 為了初始化模擬器, 點(diǎn)擊File 菜單中的 Reset all 菜單項(xiàng)，彈出一個(gè)“Reset DLX”對(duì)話(huà)框。然后點(diǎn)擊窗口中的“確認(rèn)”按鈕即可。WinDLX可以在多種配置下工作。你可以改變流水線的結(jié)構(gòu)和時(shí)間要求、存儲(chǔ)器大小和其他幾個(gè)控制模擬的參數(shù)。點(diǎn)擊Configuration / Floating Point Stages（點(diǎn)擊Configuration打開(kāi)菜單，然后點(diǎn)擊Floating

4、Point Stages菜單項(xiàng)），選擇如下標(biāo)準(zhǔn)配置：裝載測(cè)試程序 在開(kāi)始模擬之前，至少應(yīng)裝入一個(gè)程序到主存。選擇fact.s作為例子，fact.s計(jì)算一個(gè)整型值的階乘，它的運(yùn)行還需要一個(gè)輔助文件input.s,input.s中包含一個(gè)子程序，它讀標(biāo)準(zhǔn)輸入（鍵盤(pán)）并將值存入DLX處理器的通用寄存器R1中。為此，選擇File/Load Code or Data，窗口中會(huì)列出目錄中所有匯編程序。按如下步驟操作，可將這兩個(gè)文件裝入主存。 點(diǎn)擊 fact.s 點(diǎn)擊 select 按鈕 點(diǎn)擊 input.s 點(diǎn)擊 select按鈕 點(diǎn)擊 load按鈕雙擊Code窗口圖標(biāo)，里面顯示的內(nèi)容是兩個(gè)程序（fact

5、.s和input.s）加載到內(nèi)存中的情況程序中每個(gè)變量或標(biāo)號(hào)的實(shí)際地址，還可以通過(guò)主窗口中Memory菜單下的Symbols選項(xiàng)來(lái)觀察現(xiàn)在開(kāi)始執(zhí)行程序，首先雙擊Register子窗口，可以看到DLX的全部寄存器及其內(nèi)容，觀察左上角的PC寄存器，其值為0x00000100，也就是說(shuō)程序會(huì)從內(nèi)存0x00000100處開(kāi)始執(zhí)行。在程序執(zhí)行過(guò)程中，隨時(shí)可以點(diǎn)擊Register子窗口來(lái)觀察各個(gè)寄存器內(nèi)容的變化。再雙擊Pipeline子窗口，最大化該子窗口，可以看到DLX流水線的基本結(jié)構(gòu)，在代表每個(gè)流水段的方框中，交叉線表示該方框目前沒(méi)有執(zhí)行指令，此時(shí)，所有方框均為交叉線，表明流水線沒(méi)有執(zhí)行程序在程序執(zhí)行

6、過(guò)程中。我按了兩次F7，流水線執(zhí)行了兩個(gè)周期，裝入了兩條指令。切換到Register子窗口，可以看到PC變?yōu)?x00000108，這是流水線下一步要裝入的第三條指令的地址，但根據(jù)程序的意思，第三條指令應(yīng)該執(zhí)行地址0x00000144所指的指令，因?yàn)榈诙l指令是跳轉(zhuǎn)指令（JAL InputUnsigned）。第三次按下F7鍵，從Pipeline子窗口我看到，已經(jīng)進(jìn)入流水線的兩條指令分別進(jìn)入流水線的第三段intEX段和第二段IF段（在Code子窗口中指令的顏色相應(yīng)發(fā)生變化）我已經(jīng)讓流水線執(zhí)行了3個(gè)周期，但還沒(méi)有一條指令執(zhí)行結(jié)束?，F(xiàn)在雙擊Clock Cycle Diagram子窗口，它顯示DLX流水

7、線的時(shí)空?qǐng)D。 第五次按下F7鍵，我看到第一條指令到達(dá)流水線的最后一段，為了了解該指令在流水線的每個(gè)段具體都做了些什么，在Clock cycle diagram子窗口中雙擊該指令，會(huì)看到一個(gè)如圖所示的“Information about addi r1，r0，0x1000”的子窗口，該窗口詳細(xì)顯示了該指令在每一個(gè)流水段處理器內(nèi)部的執(zhí)行動(dòng)作激活Breakpoints子窗口，我看到里面什么都沒(méi)有。向Code窗口中包含指令trap 0x5的0x0000015c行，該指令是寫(xiě)屏幕的系統(tǒng)調(diào)用。單擊指令行，然后點(diǎn)擊主窗口菜單Code，單擊Set Breakpoint (確保指令行仍被標(biāo)記)，將彈出一個(gè)如圖所

8、示的“Set Breakpoint”窗口。通過(guò)此窗口，可以選擇指令運(yùn)行到流水線的哪一階段時(shí)，程序停止執(zhí)行.點(diǎn)擊OK關(guān)閉窗口。在Code 窗口中，我看到指令trap 0x5行上出現(xiàn)了“"BID”字樣，它表示當(dāng)本指令在譯碼段時(shí)，程序中止執(zhí)行。點(diǎn)擊Execution/Run或按F5鍵，程序就會(huì)連續(xù)向前運(yùn)行，直到碰到我設(shè)置的斷點(diǎn)后停下來(lái)，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)提示對(duì)話(huà)框“ID-Stage: reached at Breakpoint #1”，按OK按鈕關(guān)閉?，F(xiàn)在可以激活任何一個(gè)子窗口，觀察希望看到的結(jié)果，然后按F5鍵繼續(xù)運(yùn)行，屏幕上會(huì)出現(xiàn)DLX-Standard I/O對(duì)話(huà)框，要求輸入一個(gè)整型值。輸入20后按回車(chē)鍵，程序會(huì)繼續(xù)模擬運(yùn)行，直至出現(xiàn)提示框“Trap #0 occurred”表明最后一條指令trap 0已經(jīng)執(zhí)行，Trap指令中編號(hào)“0”沒(méi)有定義，只是用來(lái)終止程序。點(diǎn)擊主窗口中Execute菜單下“Display DLX-I/O.”選項(xiàng)，你會(huì)看到輸出結(jié)果（20的階乘）為2.4329e+18。點(diǎn)擊OK關(guān)閉窗口。激活子窗口Statistics，可以看到該窗口提供了各個(gè)方面的信息：模