《计算机体系结构》实验教学大纲课程编号：09140012课程名称：计算机体系结构英文名称：ComputerArchitecture适应专业：计算机科学与技术、软件执笔人：余腊生实验教材（指导书）：计算机体系结构实验指导书一、学时与学分总学时：64总学分：4实验学时：8实验学分：0.5二、实验课的任务、性质与目的计算机体系结构是计算机专业学生的一门专业课程，本课程是计算机专业一门重要的专业课，着重讲述计算机系统的软、硬件界面。对于学生从事计算机系统的研制、使用和维护有重要意义。本课程概念多、内容涉及面广、系统性强。通过本课程的学习，学生应能从软件、硬件功能分配的角度去了解、分析和研究计算机系统，建立起对计算机系统的全面认识，树立全面地、发展地看问题的观点，从而加深对各种类型体系结构的了解，牢固地树立起整机系统的概念。本课程的学习应注重理论与实践相结合，因此实验教学是教学环节中必不可少的重要内容。通过实验教学的学习，使学生熟练掌握有关计算机体系结构的基本概念、基本原理和基本思想，掌握对计算机体系结构和组成进行分析和计算的方法。三、基本原理计算机体系结构是计算机科学与技术专业的一门骨干课程，课程中讲授的许多内容诸如:指令流水线、向量计算、流水线的相关、并行计算、定向技术等内容比较抽象，同学们在学习中会有些难度。知识要点包括：计算机系统结构基本概念：包括计算机系统的层次结构、系统结构的定义、分类、设计技术、评价标准和系统结构的发展等；关于系统指令系统层的基本知识，包括数据表示、寻址技术、指令格式的优化设计、CISC指令系统和RISC指令系统等存储系统原理、虚拟存储器和高速缓冲存储器等；输入输出原理、中断系统、通道处理机和输入输出处理机；先行控制处理技术和流水线技术工作方式，及其性能评价；系统互连网络的基本概念、消息传递机制；SIMD计算机技术及其应用；多处理机技术及其结构，以及多处理机算法及其实现；各种先进计算机技术简介。DLX是贯穿本课程的一个流水线处理器实例，许多讨论、模拟结果和例题都是基于DLX的。它不仅体现了当今多种机器指令集结构的共同特点，而且它还将会体现未来一些机器的指令集结构的特点。它们都强调:具有一个简单的Load/Store指令集;注重指令流水效率;简化指令的译码;高效支持编译器。DLX模拟器一WinDLXWinDLX是一个基于WindowS的DLX模拟器，用于模拟DLX流水线的工作过程。你可以灵活、方便地设置参数、控制执行、统计数据等。WinDLX提供了直观的窗口显示。四、实验方式与基本要求计算机体系结构共四个实验，每个实验要求在两小时中完成。由于实验比较复杂，仅靠实验过程中的两小时完成比较困难，希望同学们实验前一定要按照实验指导书的要求，提前理解认真预习。由指导老师讲解实验的基本要求，完成的任务操作要领及注意事项。同学们上机实验前应提前写出实验报告，带着实验报告参加实验，在实验过程中填写实验数据及结果，实验完成后将实验报告交给实验教师，实验教师根据每个同学的实验过程及实验报告情况评定成绩并记入考试总成绩中。实验报告的内容应包括:实验目的、实验内容、实验程序、程序流程图、实验步骤、实验中间结果、实验最终结果。由于特殊原因，未能参加实验者，经指导教师同意方可补做。无故不参加实验，以旷课论处。实验中要严格遵守实验纪律及实验室管理条例。五、实验项目的设置与内容提要序号实验项目名称实验时数每组人数实验类型实验要求实验类别内容提要1对指令操作码进行霍夫曼编码21基础必修专业了解指令编码的基本要求和基本原理。要求使用编程工具编写一个程序，对一组指令进行霍夫曼编码，并输出最后的编码结果以及对指令码的长度进行评价。与扩展操作码和等长编码进行比较2使用LRU方法更新Cache21基础必修专业了解和掌握寄存器分配和内存分配的有关技术。要求结合数据结构的相关知识，使用LRU的策略，对一组访问序列进行内部的Cache更新3通道处理过程模拟21设计必修专业掌握通道技术。要求结合数据结构的相关知识,编写通道处理过程模拟程序4单功能流水线调度机构模拟21综合必修专业掌握流水线技术。要求结合数据结构的相关知识,编写流水线调度模拟程序六、考核方式与评分办法学生每次做完实验要进行登记。实验的数据符合实验的教学要求，且得到指导教师认可签字后，学生方可离开实验室。指导教师对每份实验报告进行批改、评分将成绩登录在册。不符合实验要求的重做。指导教师根据学生的实验预习报告、实验进行情况及实验报告给出实验考核成绩，比例为10%，60%，30%。实验考核占本门课程总成绩的20%。