体系结构实验报告

计算机体系结构实验报告实验目的：1.掌握计算机体系结构的基本概念和组成部分2.学会使用模拟器对计算机性能进行测试和优化3.理解计算机指令的执行过程和流水线工作原理4.掌握计算机性能指标的测量方法和分析技巧实验材料和工具：1.一台个人电脑2.计算机体系结构模拟器3.实验指导书和实验报告模板实验步骤：1.搭建计算机系统：根据实验指导书提供的指导，我们搭建了一个简单的计算机系统，包括中央处理器（CPU）、内存和输入输出设备。

2.编写测试程序：我们编写了一段简单的测试程序，用于测试计算机系统的性能。

3.运行测试程序：我们使用模拟器运行测试程序，并记录测试结果。

模拟器可以模拟计算机的执行过程，并提供各种性能指标的测量功能。

4.分析和优化：根据测试结果，我们对计算机系统的性能进行分析，并尝试优化系统设计和测试程序，以提高性能。

实验结果：通过测试程序的运行和性能指标的测量，我们得到了如下结果：1.计算机的时钟频率：根据模拟器显示的结果，我们得知计算机的时钟频率为1000MHz。

2. 指令执行时间：我们计算了测试程序的平均执行时间，得到了结果为5ms。

4.流水线效率：我们通过模拟器提供的流水线分析功能，得到了计算机流水线的平均效率为80%。

实验分析：根据测试结果1.提高时钟频率：通过增加时钟频率可以加快计算机的运行速度。

我们可以尝试调整计算机硬件的设计和制造工艺，提高时钟频率。

2.优化指令执行过程：我们可以通过优化指令的执行过程，减少执行时间。

例如，并行执行多个指令、增加指令缓存等。

3.提高流水线效率：流水线是提高计算机性能的关键技术，我们可以通过增加流水线级数和优化流水线结构，提高流水线效率。

4.增加并行计算能力：并行计算是提高计算机性能的重要途径，我们可以尝试增加计算机的并行计算能力，例如增加处理器核心的数量。

实验总结：通过本次实验，我们深入了解了计算机体系结构的工作原理和性能指标。

通过模拟器的使用，我们学会了对计算机性能进行测试和进行性能优化的方法。

软件体系结构实验报告实验指导书实验一1、实验项目：软件体系结构设计（一）某系统C/S风格客户端软件体系结构设计2、实验目的：熟悉C/S风格的工作机制3、实验内容：针对某个应用系统，选用C/S风格作为这个系统的软件体系结构风格。

熟悉C/S风格的工作机制，对所考察的系统进行C/S风格客户端软件体系结构设计。

（针对不同的特定应用系统具体表述）实验二1、实验项目：软件体系结构设计（二）某系统C/S风格服务器软件体系结构设计2、实验目的：熟悉C/S风格的工作机制3、实验内容：针对某个应用系统，选用C/S风格作为这个系统的软件体系结构风格。

熟悉C/S风格的工作机制，对所考察的系统进行C/S风格服务器软件体系结构设计。

（针对不同的特定应用系统具体表述）实验三1、实验项目：UML建模某系统UML建模2、实验目的：深入理解UML建模的思想，熟悉UML建模方法3、实验内容：作为实际应用前的一种演练，深入理解UML建模的思想，熟悉UML建模方法，锻炼和培养分析问题、解决问题的能力。

针对某个选定的应用系统，对其进行用例建模、对象类建模和状态图建模。

实验四1、实验项目：某系统详细设计2、实验目的：细化前期设计的有关结果，做出软件的详细规格说明3、实验内容：详细设计（也叫过程设计）是软件设计的具体模块设计阶段，是在作为软件开发前期设计的体系结构设计和总体设计的基础上进行的。

目的是要细化前期设计的有关结果，做出软件的详细规格说明。

要求具体地设计目标系统给个模块的实现过程。

实验五1、实验项目：系统集成2、实验目的：系统集成与总结3、实验内容：综合考察前八次实验的内容，通盘考虑软件设计的整个过程，深入理解软件体系结构的构建过程教务管理系统序号名称基本属性1 教师教师号,姓名,性别,职称,出生日期,政治面貌,所属系部,身份证号,档案编号2 系部系部号,系部名称,办公地点,电话3 专业专业代号,专业名称,所属系部4 教室教室号,类型(语音室,实验室,多媒体教室,普通教室等),规格,管理员,备注5 课程课程号,课程名称,开课系部,课程简介6 学生学号,姓名,性别,班级,出生日期,籍贯,民族,政治面貌,身份证号,高考成绩,档案编号7 班级班级号,班级名称,专业,人数8 成绩学号,课程号,成绩,备注(缓考,补考,重修等)9 考试安排课程号,教程号,学生,时间10 评教/评学班级,教师,课程,评教分数,评学分数11 选课学号,课程号,教师号12 排课课程号,教师号,教室号,时间13 开课计划序号,专业代号,课程号,学期,学时,学分,课程性质(选修,必修),教学方式(普通教学,多媒体教学,户外教学等)要求:1.建立教务系统的需求分析模型,并声称需求分析报告;2.建立教务系统的业务流程模型;3.建立教务系统的概念数据模型;4.建立教务系统的物理数据模型(创建数据库,生成数据库);5.通过教务系统的物理数据模型生成面向对象模型(OOM),生成对应的JA V A或者C#代码;实验一里面可以用Adobe Dreamweaver或者VisualStudio2008或者以上版本描述相关的前台界面;实验二: 用以上的工具构建相关的后台界面;实验三: 用PowerDesigner设计该系统的需求分析和业务业务流程模型(BPM)实验四: 用PowerDesigner设计该系统的CDM和PDM实验五: 用PowerDesigner 设计该系统的OOM和对应的JA V A 或C#代码.附录1：实验报告模板实验一软件体系结构设计（一）某系统C/S风格客户端软件体系结构设计实验课程名：软件体系结构专业班级：学号：姓名：实验时间：实验地点：指导教师：说明：1.验证性实验报告填写好后，以学生的学号+实验项目名作为该word文件名保存，例如某学生学号为20080001，姓名为某某，本次实验名称是：实验1 线性表的实验，则本次实验报告的保存文件名为：01某某实验1.doc。

操作系统实验报告实验目的：随着操作系统应用领域的扩大，以及操作系统硬件平台的多样化，操作系统的体系结构和开发方式都在不断更新，目前通用机上常见操作系统的体系结构有如下几种:模块组合结构、层次结构、虚拟机结构和微内核结构。

为了更好的了解计算机操作系统体系结构，以及linux 的体系结构，特作此报告。

实验内容：计算机操作系统体系结构一、模块组合结构操作系统刚开始发展时是以建立一个简单的小系统为目标来实现的，但是为了满足其他需求又陆续加入一些新的功能，其结构渐渐变得复杂而无法掌握。

以前我们使用的MS-DOS 就是这种结构最典型的例子。

这种操作系统是一个有多种功能的系统程序，也可以看成是一个大的可执行体，即整个操作系统是一些过程的集合。

系统中的每一个过程模块根据它们要完成的功能进行划分，然后按照一定的结构方式组合起来，协同完成整个系统的功能。

如图1所示:在模块组合结构中，没有一致的系统调用界面，模块之间通过对外提供的接口传递信息，模块内部实现隐藏的程序单元，使其对其它过程模块来说是透明的。

但是，随着功能的增加，模块组合结构变得越来越复杂而难以控制，模块间不加控制地相互调用和转移，以及信息传递方式的随意性，使系统存在一定隐患。

二、层次结构为了弥补模块组合结构中模块间调用存在的固有不足之处，就必须减少模块间毫无规则的相互调用、相互依赖的关系，尤其要清除模块间的循环调用。

从这一点出发，层次结构的设计采用了高层建筑结构的理念，将操作系统或软件系统中的全部构成模块进行分类:将基础的模块放在基层(或称底层、一层)，在此基础上，再将某些模块放在二层，二层的模块在基础模块提供的环境中工作;它只能调用基层的模块为其工作，反之不行。

严格的层次结构，第N+l层只能在N层模块提供的基础上建立，只能在N层提供的环境中工作，也只能向N 层的模块发调用请求。

在采用层次结构的操作系统中，各个模块都有相对固定的位置、相对固定的层次。

处在同一层次的各模块，其相对位置的概念可以不非常明确。

计算机网络体系结构实验报告FTP 服务安装与配置一、实验内容使用IIS功能新建FTP站点，并对站点进行账户管理以及安全管理，同时使用另外一台机器对其进行访问二、实验目的掌握Windows Server中的IIS配置FTP服务器，同时掌握WireShake抓包工具三、实验环境3.1 实验环境服务端IP：172.23.202.3服务端系统：Windows Server 2003服务端工具：IIS管理工具客户端：172.30.154.88客户端系统：MacOS Mojave 10.14.6客户端工具：terminal终端、WireShake抓包工具、Finder3.2 网络拓扑图3.2 IIS配置FTP服务器流程四、实验原理文件传输协议（File Transfer Protocol，FTP），是用在网络上进行文件传输的一套标准协议。

它工作在应用层，使用TCP运输层传输协议，即客户和服务器建立连接需要进行三次握手的过程，同时释放连接的时候也需要进行四次挥手的过程。

FTP服务系统是典型的C/S工作模式，在网络上的两个站点进行文件传输时，要求服务器主机运行FTP服务程序，同时客户主机也应在其计算机上运行相应的FTP客户程序或者通过命令行来直接调用FTP来来进行服务。

FTP在服务器主机和客户主机之间需要建立两次连接，一个是控制连接，端口号为21，用于传出控制信息；另外一个是数据连接，端口号为20（或其他），用于数据的传送。

采用分开传送的方法大大提高了FTP的效率。

所以在建立连接时需要建立两次TCP连接。

并且每当一个文件传输结束时，数据连接将关闭，传输下一个文件时再打开，而控制连接则持续保持连接状态。

FTP协议的连接模式分为被动模式（PASV）以及主动模式（PORT）。

被动模式为服务器处于运行的状态，同时开启FTP服务系统，处于监听状态。

客户端通过FTP客户程序对其进行发起连接以及文件传输等功能。

而主动模式则与其相反，客户端处于监听状态，由服务器发起连接。

软件设计模式与体系结构实验报告在软件开发的世界里，设计模式和体系结构就像调味料，给整个开发过程增添了无限风味。

你知道的，写代码有时候就像做饭，少了调料，味道肯定不行。

先说说设计模式吧，这可真是个绝佳的主意。

想象一下，咱们每次做个项目的时候，脑袋里总是要有个框架，知道怎么来、怎么走，这时候设计模式就像一个好老师，教我们如何优雅地解决常见问题。

说到这里，大家听说过单例模式吗？这个模式就像是“独一无二”的存在，确保你在整个应用中只有一个实例，这样可避免浪费资源，避免重复。

嘿，你敢想象要是你的冰箱里塞满了牛奶，那可真是够烦人的。

再聊聊策略模式，真是聪明的家伙。

就好比你在吃火锅，想换个口味，可以随时调换蘸料，策略模式就是给你提供了这种灵活性。

无论是要排序、计算还是处理数据，你都可以轻松切换。

这就像在生活中，不同的情况要有不同的应对方式。

生活本来就充满变化，代码也是一样嘛。

想到这里，我觉得代码和生活一样，得学会随机应变。

然后说到观察者模式，这可是个有趣的故事。

想象一下，你在看球赛，朋友们都在旁边紧盯着屏幕，眼神不离。

这就是观察者模式的精髓：一个对象变化，所有观察它的人都立刻得到通知，哇，这个效率可真高。

就像你在朋友圈发了条动态，大家立刻围过来评论点赞，简直不要太快。

这种模式让我们在编程中也能保持同步，绝对是个“跟得上”的好帮手。

再说到体系结构，嘿，这可是大事儿。

体系结构就像大楼的蓝图，如果没有好的设计，后面的施工就容易出问题。

想想看，你有没有见过那些盖得歪歪扭扭的楼？那可真是惨不忍睹。

一个好的体系结构可以让整个系统稳定运行，避免后期的各种麻烦，就像一部精密的机器，每个部分都得协同工作。

分层架构、微服务架构，这些概念都是在告诉我们，要有条理，别让代码变成“杂货铺”。

说到微服务架构，这可真是个炫酷的概念。

就好像把大块头的火锅分成一个个小锅，你想吃啥就来啥，各种口味应有尽有。

这种架构让开发变得灵活，团队可以独立开发，互不影响。

|课程实验报告软件系统结构？\]专业软件工程学生姓名刘辉软件151班级|学号17指导老师孙莉*实验一C/S结构应用设计（1）一、实验目的设计并实现一个基于多层C/S结构的数据库应用，熟悉多层C/S体系结构及其基本处理流程，了解多层结构表现层、业务逻辑层(功能层)、数据访问层所完成的功能，掌握多层C/S结构的数据库应用设计方法，对这三层进行明确分割，并在逻辑上使其独立。

学生通过本实验的训练能够熟练掌握对小型数据库应用系统三层结构层次划分方法及系统实现技术。

本次实验目的：（1）熟悉并掌握二层C/S软件体系结构的相关知识；（2）掌握二层C/S结构应用系统的分析和设计；（3）掌握一种开发二层C/S结构应用系统的技术线路；:（4）实际开发出一个简单的基于二层C/S结构的应用实例——个人通讯录管理系统。

要求：（1）需要预先掌握SQL server 2000数据库基本操作、（用C#语言）编程技术和多层C/S软件体系结构的概念；（2）进行二层C/S结构应用系统的分析和设计，在实验报告中写出个人通讯录管理系统的设计方案；（3）在SQL server 2000数据库系统中建立数据库并输入数据；（4）在中用C#语言编写表现层（UI）程序；（5）在中用C#语言编写业务逻辑层（BLL）程序；:（6）完成系统调试，得出正确的实验结果；（7）做完实验后写出本实验的实验报告。

二、实验环境奔腾以上计算机，装有SQL Server 2000数据库系统和Visual Studio 2000软件。

三、实验内容1、分别采用二层C/S结构和多层C/S结构实现个人通讯录系统。

该系统的设计目标是能够轻松地管理个人的联系人信息，包括添加、修改和删除操作。

联系人信息包括姓名、住址、电话。

整个系统的功能图如下图所示：分析系统需求，完成软件体系结构设计及模块划分、数据库设计，采用Visual C#实现系统功能！四、实验操作过程在电脑上安装好Microsoft Visual Studio 2010 用于系统的开发需要实际设计开发出一个简单的基于两层C/S结构的应用系统——个人通讯录管理系统，主要步骤和内容如下：1、在SQL Server 2000中建立数据库Contact，建立表friend。

存储器实验报告一、实验箱实验部分1.实验目的：(1)理解随机静态存储的原理(2)熟悉实验箱的静态存储操作以及电路的搭建方式2.实验设备：TD-CMA实验箱3.实验过程(1)按照电路图连接好电路(2)进行实验操作：预备操作①时序与操作台单元的KK1、KK3置“运行”档，KK2置为“单步”档；②将CON单元的IOR开关置1（IN单元无输出，避免总线竞争），然后再打开电源开关，如果听到有长鸣的“嘀”声，说明总线竞争，需要立即关闭电源，检查连线；③按动CON单元CLR按钮，将运算器当前数据（例如：寄存器A、B及FC、FZ）清零；设置存储地址①关闭存储器读写数据信号：WR、RD;②设置数据送到存储器地址线：IOR置0;③IN单元D7…D0形成一个8位二进制数地址，设置地址输入控制信号LDAR，将选取一个指定的地址单元，按动ST产生T3脉冲，指定地址被放入地址寄存器（AR）中；向（从）指定的地址单元存（取）数据①存即写数据：IN单元D7…D0形成一个数据，设置数据写入控制信号IOR=1、WR=1、RD=0，按动ST产生T3脉冲，数据存入指定的存储单元中；②取即读数据：设置数据写入控制信号IOR=1、WR=0、RD=1，数据总线上的数据即为从指定的存储单元中取出的数据。

4.结果描述：(1)将8位数据存入指定的地址后，将WR置零，RD置1，可以看到数据显示。

(2)地址和数据的区别：地址和数据都为二进制数据，地址是了数据放置的位置，根据选择不同的地址可以看到存储在不同地址的不同数据。

(3)读写逻辑的转换过程：先选取地址，设定数据存入该地址，再选取地址读取数据、(4)位扩展和字扩展原理图如下：二、存储器仿真实验部分1.实验目的：(1) 理解存储器的功能。

(2) 掌握运用Proteus 软件设计ROM 和RAM 的方法。

(3) 基于Proteus 仿真工具掌握存储器与总线的连接及存储器地址空间映射的原理。

(4) 通过8 位字长的存储器电路，实现对ROM 和RAM 存储器的数据读写操作。

实验一流水线中的相关实验目的1. 熟练掌握WinDLX模拟器的操作和使用，熟悉DLX指令集结构及其特点；2. 加深对计算机流水线基本概念的理解；3. 进一步了解DLX基本流水线各段的功能以及基本操作；4. 加深对数据相关、结构相关的理解，了解这两类相关对CPU性能的影响；5. 了解解决数据相关的方法，掌握如何使用定向技术来减少数据相关带来的暂停。

实验平台WinDLX模拟器实验内容和步骤（做实验前请先认真阅读WinDLX教程）1.用WinDLX模拟器执行下列三个程序（任选一个）：●求阶乘程序fact.s●求最大公倍数程序gcm.s●求素数程序prim.s分别以步进、连续、设置断点的方式运行程序，观察程序在流水线中的执行情况，观察CPU中寄存器和存储器的内容。

熟练掌握WinDLX的操作和使用。

注意：fact.s中调用了input.s中的输入子程序。

load程序时，要两个程序一起装入（都select后再点击load）。

gcm.s也是如此。

2.用WinDLX运行程序structure_d.s，通过模拟：●找出存在结构相关的指令对以及导致结构相关的部件；●记录由结构相关引起的暂停时钟周期数，计算暂停时钟周期数占总执行周期数的百分比；●论述结构相关对CPU性能的影响，讨论解决结构相关的方法。

3.在不采用定向技术的情况下（去掉Configuration菜单中Enable Forwarding选项前的勾选符），用WinDLX运行程序data_d.s。

记录数据相关引起的暂停时钟周期数以及程序执行的总时钟周期数，计算暂停时钟周期数占总执行周期数的百分比。

4.在采用定向技术的情况下（勾选Enable Forwarding），用WinDLX再次运行程序data_d.s。

重复上述3中的工作，并计算采用定向技术后性能提高的倍数。

预备知识1. WinDLXWinDLX模拟器是一个图形化、交互式的DLX流水线模拟器，能够演示DLX流水线是如何工作的。

计算机组成原理实验报告班级：学号：姓名：地点：时间：实验一存储器实验1．FPGA中LPM_ROM定制与读出实验一．实验目的1、掌握FPGA中lpm_ROM的设置，作为只读存储器ROM的工作特性和配置方法。

2、用文本编辑器编辑mif文件配置ROM，学习将程序代码以mif格式文件加载于lpm_ROM中；3、在初始化存储器编辑窗口编辑mif文件配置ROM；4、验证FPGA中mega_lpm_ROM的功能。

二．实验原理ALTERA的FPGA中有许多可调用的LPM (Library Parameterized Modules)参数化的模块库，可构成如lpm_rom、lpm_ram_io、lpm_fifo、lpm_ram_dq的存储器结构。

CPU 中的重要部件，如RAM、ROM可直接调用他们构成，因此在FPGA中利用嵌入式阵列块EAB可以构成各种结构的存储器，lpm_ROM是其中的一种。

lpm_ROM有5组信号：地址信号address[ ]、数据信号q[ ]、时钟信号inclock、outclock、允许信号memenable，其参数都是可以设定的。

由于ROM是只读存储器，所以它的数据口是单向的输出端口，ROM中的数据是在对FPGA现场配置时，通过配置文件一起写入存储单元的。

图3-1-1中的lpm_ROM有3组信号：inclk——输入时钟脉冲；q[23..0]——lpm_ROM的24位数据输出端；a[5..0]——lpm_ROM的6位读出地址。

实验中主要应掌握以下三方面的内容：⑴ lpm_ROM的参数设置；⑵ lpm_ROM中数据的写入，即LPM_FILE初始化文件的编写；⑶lpm_ROM的实际应用，在GW48_CP+实验台上的调试方法。

三．实验步骤（1）用图形编辑，进入mega_lpm元件库，调用lpm_rom元件，设置地址总线宽度address[]和数据总线宽度q[]，分别为6位和24位,并添加输入输出引脚，如图3-1-1设置和连接。

计算机体系结构实验报告实验⼆结构相关⼀、实验⽬的：通过本实验，加深对结构相关的理解，了解结构相关对CPU性能的影响。

⼆、实验内容：1. ⽤WinDLX模拟器运⾏程序structure_d.s 。

2. 通过模拟，找出存在结构相关的指令对以及导致结构相关的部件。

3. 记录由结构相关引起的暂停时钟周期数，计算暂停时钟周期数占总执⾏周期数的百分⽐。

4. 论述结构相关对CPU性能的影响，讨论解决结构相关的⽅法。

三、实验程序structure_d.sLHI R2, (A>>16)&0xFFFF 数据相关ADDUI R2, R2, A&0xFFFFLHI R3, (B>>16)&0xFFFFADDUI R3, R3, B&0xFFFFADDU R4, R0, R3loop:LD F0, 0(R2)LD F4, 0(R3)ADDD F0, F0, F4 ；浮点运算，两个周期，结构相关ADDD F2, F0, F2 ; <- A stall is found (an example of how to answeryour questions)ADDI R2, R2, #8ADDI R3, R3, #8SUB R5, R4, R2BNEZ R5, loop ；条件跳转TRAP #0 ;; Exit <- this is a comment !!A: .double 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10B: .double 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10四、实验过程打开软件，load structure_d.s⽂件，进⾏单步运⾏。

经过分析，此程序⼀次循环中共有五次结构相关。

（R-stall 数据相关Stall- 结构相关）1)第⼀个结构相关：addd f2,,f0,f2由于前⾯的数据相关，导致上⼀条指令addd f0,f0,f4暂停在ID阶段，所以下⼀条指令addd f2,,f0,f2发⽣结构相关，导致相关的部件：译码部件。

软件架构实验一实验名称：UML实践专业班级：xxx学号：xxx姓名：xxx一、实验目的熟悉体系结构架构工具PowerDesigner的安装和使用，使用PowerDesigner绘制用例图，构造系统的需求模型；使用PowerDesigner绘制类图和对象图，构造系统的静态模型。

二、实验内容1. 使用PowerDesigner根据实际场景构造需求模型，了解需求建模的步骤并绘制用例图，撰写用例描述文档，进行模型检查。

某酒店订房系统描述如下：（1）顾客可以选择在线预订，也可以直接去酒店通过前台服务员预订；（2）前台服务员可以利用系统直接在前台预订房间；（3）不管采用哪种预订方式，都需要在预订时交相应订金；（4）前台预订可以通过现金或信用卡的形式进行订金支付，但是网上预订只能通过信用卡进行支付；（5）利用信用卡进行支付时需要和信用卡系统进行通信；（6）客房部经理可以随时查看客房预订情况和每日收款情况。

2. Sunny College软件学院的图书管理系统的部分需求如下：(1) 图书馆会员有两类：学生和教师，学生可以借五本书，教师可以借十本书；(2) 学生会员借书期限为两个月，教师会员借书期限为三个月；(3) 书籍分为图书和期刊；(4) 图书管理系统应记录借出和归还的书籍信息；(5) 系统应该能添加新会员，当图书管理员添加新会员时，系统创建新记录；(6) 图书管理员可以删除会员记录。

现根据以上需求对系统进行静态建模，绘制类图，并假设一个名为“张三”的学生借一本名为《设计模式》的书，创建相应的对象图。

3. 根据NewWorld Bank银行系统项目需求，构建系统的需求模型和静态模型。

三、实验要求1. 熟练安装PowerDesigner11，熟练使用PowerDesigner11绘制用例图、类图和对象图；2. 严格按照需求建模和静态建模的步骤；3. 使用UML2.0中用例图的标准图符；4. 绘制标准的用例图并撰写规范的用例文档，绘制标准的类图和对象图；5. 最终需求模型需要进行检查，确保模型与需求的一致性。

第1篇一、引言随着信息技术的飞速发展，系统架构在软件工程中的地位日益凸显。

体系结构设计作为系统开发过程中的关键环节，对系统的性能、可维护性、可扩展性等方面具有重要影响。

本报告旨在总结和回顾近年来在体系结构领域的研究成果、发展趋势及实践经验，为我国软件工程领域的发展提供参考。

二、体系结构设计概述1. 体系结构设计概念体系结构设计是指将系统分解为多个模块，并定义模块之间的交互关系和约束条件，从而形成一个合理的、可维护的、可扩展的系统结构。

体系结构设计是软件开发过程中的第一步，也是最重要的一步。

2. 体系结构设计原则（1）模块化：将系统分解为多个功能模块，降低系统复杂性。

（2）抽象：将具体实现细节抽象化，关注系统结构。

（3）封装：将模块内部实现细节隐藏，降低模块之间的耦合度。

（4）分层：按照功能将系统划分为多个层次，实现模块之间的解耦。

（5）复用：设计可复用的模块，提高开发效率。

三、体系结构设计方法1. 软件架构风格（1）层次结构：将系统划分为多个层次，实现模块之间的解耦。

（2）事件驱动：以事件为中心，模块之间通过事件进行通信。

（3）管道-过滤器：模块之间通过数据流进行通信。

（4）客户端-服务器：客户端请求服务器提供服务。

2. 体系结构设计模式（1）MVC模式：将系统划分为模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）。

（2）观察者模式：模块之间通过观察者进行通信。

（3）工厂模式：创建对象实例时，将创建逻辑封装在工厂类中。

（4）策略模式：根据不同的业务需求，选择不同的策略实现。

四、体系结构设计工具与技术1. 体系结构描述语言（1）统一建模语言（UML）：描述系统结构、行为和交互。

（2）XML：描述系统配置信息。

2. 体系结构设计工具（1）Eclipse：支持UML建模，提供代码生成功能。

（2）Microsoft Visio：绘制系统架构图。

（3）Rational Rose：提供UML建模、代码生成和项目管理等功能。

计算机科学与技术学院《计算机体系结构》课程实验学号：班级：专业：计算机科学与技术学生姓名：2017年5月7日实验报告1、双击WinDLX图标运行WinDLX。

装入测试程序之前，先初始化WinDLX 模拟器：点击File菜单中的Reset all菜单项，弹出一个“Reset DLX”对话框。

然后点击窗口中的“确认”按钮即可。

2、选择File / Load Code or Data，按如下步骤操作，可将distance.s和input.s 这两个程序装入主存：点击distance.s点击select按钮点击input.s点击select按钮点击load按钮3、按F7键程序顺序执行观察6个子窗口的情况。

七、实验数据及结果分析：1、先装入distance.s再转入input.s时，因为程序顺序执行，地址顺序符合程序执行顺序，程序能够正确执行；顺序相反时，因为input.s的地址高，而程序顺序执行到input.s时将没有正确的输入窗口，程序执行到输出结果时，也不会出现结果2、程序中出现三个相关图7-1如图7-1因为下面两条指令，第二条指令要读r4而执行到此操作时第一条指令仍对r4进行操作，发生了数据相关add r4,r0,2div r2,r2,r4图7-2如图7-2 程序中出现了结构相关，硬件资源满足不了指令执行的要求，发生资源冲突时，将产生结构相关。

次程序代码段因加法器发生结构相关。

add r3,r0,r1add r6,r0,0图7-3如图7-3程序中出现控制相关，当程序执行下面指令时，第二条指令出现跳转指令时，第一条指令还没有执行完，所以出现控制相关addi r1,r0,Promptjal InputUnsigned图7-43、.data ;定义数据段，默认情况下数据段$DATA 会被加载到内存0x1000地址处;***prompts for input ;提示输入语句，输入3个初始数据Prompt1: .asciiz "time:" ;时间Prompt2: .asciiz "accelerate speed:";加速度Prompt3: .asciiz "innital speed:" ;初始速度;Data for Printf-TrapPrintfFormat: .asciiz "distance=%d\n" ;输出格式，表示求出的路程按什么格式输出;PrintfFormat1: .asciiz "the result is :%d ,no convention!" .align 2 ;表示下面采用字对齐PrintPar: .word PrintfFormatPrintValue: .space 4.text;第一代码段，默认情况下代码段$CODE会加载到内存0x100地址处.global main ;定义一个全局符号main，即该代码段的首地址main:;***read two positive integer numbers into R1 and R2add r1,r0,Prompt1 ;将输入的数存入寄存器r1jal InputUnsigned ;跳转到InputUnsigned子程序处读取输入的参数，同时将一条指令的地址存与r31中，即r31<-pc+4add r3,r0,r1 ;由InputUnsigned 返回的参数赋r3寄存器，此时r3存储的是时间add r6,r0,0 ;将0赋值给r6sgt r7,r6,r3 ;比较r3 和r6大小bnez r7,error ;r7为1则结束程序add r1,r0,Prompt2 ;将输入的数存入寄存器r1jal InputUnsigned ;同上，跳转到InputUnsigned子程序add r2,r0,r1 ;由InputUnsigned 返回的参数赋r2寄存器，此时r2存储的是加速度add r1,r0,Prompt3 ;将输入的数存入寄存器r1jal InputUnsigned ;同上，跳转到InputUnsigned子程序;r3: time r2:add speed r1:innital speedmult r1,r1,r3 ;时间乘以速度，并将之存入r1中。

计算机体系结构实验报告第一篇：计算机体系结构概述计算机体系结构是计算机学科中的一个重要分支，它研究的是计算机的硬件组成和工作原理，包括计算机的处理器、存储器、输入输出设备、总线等。

计算机体系结构的研究可以帮助我们理解计算机的工作原理，优化计算机的性能，提升计算机的能力。

计算机体系结构可以分为两个方面：指令集体系结构和微体系结构。

其中，指令集体系结构是指计算机的操作系统能够直接识别和执行的指令集合，它们是应用程序的编程接口；而微体系结构是指通过硬件实现指令集合中的指令，在底层支持指令集合的操作。

指令集体系结构和微体系结构是密切相关的，因为指令集体系结构会影响微体系结构的设计和实现。

目前，计算机体系结构主要有三种类型：单处理器体系结构、多处理器体系结构和分布式计算体系结构。

其中，单处理器体系结构是指所有的指令和数据都存放在同一台计算机中，这种体系结构的优点是操作简单、易于管理，但是主频存在瓶颈，无法很好地发掘多核的性能优势；多处理器体系结构是指多个计算机共享同一块物理内存，因此可以方便地实现负载均衡和任务协作，但是存在通信延迟和数据一致性问题；分布式计算体系结构则是指通过互联网将多个计算机连接成一个网络，可以在全球范围内共享计算资源，但是通信成本和数据安全问题需要考虑。

总之，计算机体系结构是计算机学科中的重要分支，它研究计算机的硬件组成和工作原理，帮助我们理解计算机的工作原理，优化计算机性能，提升计算机能力。

第二篇：计算机指令集体系结构计算机指令集体系结构，简称ISA（Instruction Set Architecture），是指计算机能够识别和执行的指令集合。

ISA是计算机指令的编程接口，定义了一组指令和地址模式，以及寄存器和内存的组织方式，它是计算机软件和硬件协同工作的关键接口之一。

ISA可以分为两类：精简指令集体系结构（RISC，Reduced Instruction Set Computer）和复杂指令集体系结构（CISC，Complex Instruction Set Computer）。

计算机体系结构课程设计学院：信息科学与工程学院专业班级：指导老师：学号：姓名：.目录实验1 对指令操作码进行霍夫曼编码 (3)一、实验目的 (3)二、实验内容 (3)三、设计思路 (4)四、关键代码 (4)五、实验截图 (5)六、源代码 (5)实验2 使用LRU 方法更新Cache (8)一、实验目的 (8)二、实验内容 (8)三、设计思路 (9)四、程序截图 (9)五、实验代码 (9)实验总结 (16)参考文献 (16).实验1 对指令操作码进行霍夫曼编码一、实验目的了解和掌握指令编码的基本要求和基本原理二、实验内容1. 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. 问题描述以及问题分析举例说明此问题，例如：P1 P2 P3 P4 P5 P6 P70.45 0.30 0.15 0.05 0.03 0.01 0.01下表所示：对此组指令进行 HUFFMAN 编码正如下图所示：最后得到的HUFFMAN 编码如下表所示：最短编码长度为：H=0.45*1+0.30*2+0.15*3+0.05*4+0.03*5+0.01*6+0.01*6=-1.95.要对指令的操作码进行 HUFFMAN 编码，只要根据指令的各类操作码的出现概率构造HUFFMAN 树再进行 HUFFAM 编码。

此过程的难点构造 HUFFMAN 树，进行 HUFFAM 编码只要对你所生成的 HUFFMAN 树进行中序遍历即可完成编码工作。

三、设计思路观察上图，不难看出构造 HUFFMAN 树所要做的工作：1、先对各指令操作码的出现概率进行排序，构造一个有序链表。

2、再取出两个最小的概率节点相加，生成一个生的节点加入到链表中，同时从两表中删除此两个节点。

3、在对链表进行排序，链表是否只有一个节点，是则 HUFFAN 树构造完毕，否则继续做 2 的操作。

中南大学软件学院软件体系结构设计模式实验报告学生姓名：宋昂所在学院：软件学院学生学号： 3901080115 学生班级：软件0801 指导老师：刘伟完成日期： 2010-12-7一、实验目的熟练使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的设计模式，包括简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式和适配器模式，理解每一种设计模式的模式动机，掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式，并学会分析这些模式的使用效果。

二、实验内容使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式和适配器模式，包括根据实例绘制模式结构图、编写模式实例实现代码，运行并测试模式实例代码。

(1) 简单工厂模式使用简单工厂模式设计一个可以创建不同几何形状(Shape)的绘图工具类，如可创建圆形(Circle)、方形(Rectangle)和三角形(Triangle) 对象，每个几何图形都要有绘制draw()和擦除erase()两个方法，要求在绘制不支持的几何图形时，提示一个UnsupportedShapeException，绘制类图并编程实现。

(2) 简单工厂模式使用简单工厂模式模拟女娲(Nvwa)造人(Person)，如果传入参数“M”，则返回一个Man 对象，如果传入参数“W”，则返回一个Woman对象，使用任意一种面向对象编程语言实现该场景。

现需要增加一个新的Robot类，如果传入参数“R”，则返回一个Robot对象，对代码进行修改并注意女娲的变化。

(3) 工厂方法模式某系统日志记录器要求支持多种日志记录方式，如文件记录、数据库记录等，且用户可以根据要求动态选择日志记录方式，现使用工厂方法模式设计该系统。

用代码实现日志记录器实例，如果在系统中增加一个中的日志记录方式——控制台日志记录(ConsoleLog)，绘制类图并修改代码，注意增加新日志记录方式过程中原有代码的变化。

1.基本运算器实验1.1 实验目的(1) 了解运算器的组成结构。

(2) 掌握运算器的工作原理。

1.2 实验设备PC机一台，TD-CMA实验系统一套。

1.3 实验原理本实验的原理如图1-1所示。

图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…S0和CN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FPGA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。

表1-1 运算器逻辑功能表1.4 实验步骤(1) 按图1-5连接实验电路，并检查无误。

图中将用户需要连接的信号用圆圈标明（其它实验相同）。

图图1-5 实验接线图(2) 将时序与操作台单元的开关KK2置为‘单拍’档,开关KK1、KK3置为‘运行’档。

软件体系结构实验报告软件体系结构实验报告引言：在当今信息技术高速发展的时代，软件已经成为各行各业的核心驱动力。

软件体系结构作为软件工程领域的重要概念之一，对于软件的设计和开发起着至关重要的作用。

本实验旨在通过对软件体系结构的研究和实践，深入了解软件体系结构的概念、原则和应用。

一、软件体系结构的概念软件体系结构是指软件系统的组织方式和结构框架，它描述了软件系统中各个组件之间的关系和相互作用。

软件体系结构的设计需要考虑到软件系统的功能需求、性能要求、可维护性等方面的因素。

一个好的软件体系结构应该具备模块化、可重用性、可扩展性等特点，能够满足软件系统的演化和变化。

二、软件体系结构的原则1. 分离关注点原则：将软件系统划分为多个模块，每个模块只关注特定的功能或责任，降低了模块之间的耦合度，提高了系统的可维护性和可扩展性。

2. 模块化原则：将软件系统划分为多个独立的模块，每个模块具有清晰的功能和接口，可以独立开发、测试和维护。

3. 层次化原则：将软件系统划分为多个层次，每个层次负责不同的功能和任务，层次之间通过接口进行通信和交互。

4. 组合原则：将不同的模块组合在一起，形成一个完整的软件系统，模块之间通过接口进行通信和交互，实现系统的功能。

三、软件体系结构的应用1. 分布式系统：分布式系统是由多个计算机节点组成的系统，节点之间通过网络进行通信和协作。

软件体系结构可以帮助设计和构建分布式系统的节点之间的通信和协作机制，提高系统的可靠性和性能。

2. 大型软件系统：大型软件系统通常由多个模块组成，每个模块负责不同的功能和任务。

软件体系结构可以帮助设计和构建大型软件系统的模块之间的关系和接口，提高系统的可维护性和可扩展性。

3. 嵌入式系统：嵌入式系统是指集成在其他设备中的软件系统，如手机、汽车等。

软件体系结构可以帮助设计和构建嵌入式系统的软件模块和硬件之间的接口，提高系统的性能和稳定性。

四、软件体系结构的实践在本次实验中，我们选择了一个实际的软件项目进行软件体系结构的设计和实践。

软件体系结构实验报告一、实验目的本实验旨在通过实际操作，了解软件体系结构的概念、特点和原则，掌握软件体系结构的设计和实现方法。

二、实验内容1.搭建软件体系结构实验环境2.使用UML绘制软件体系结构图3.设计并实现一个简单的软件体系结构模型4.分析软件体系结构模型的优缺点以及适用场景三、实验步骤1.搭建软件体系结构实验环境2.使用UML绘制软件体系结构图我们使用UML（统一建模语言）来绘制软件体系结构图。

UML提供了一系列符号和规范，可以方便地描述软件系统的结构和行为。

我们首先需创建一个新的UML项目，并在此项目中绘制软件体系结构图。

3.设计并实现一个简单的软件体系结构模型我们选择一个简单的图书馆管理系统作为示例，用于展示软件体系结构的设计和实现。

首先，我们需要定义系统的各个模块及其功能，并在UML图中表示出来。

然后，我们使用Java语言来实现这些模块。

在实际编码过程中，我们需要注意模块之间的耦合度，以及模块之间的通信方式，这些都是影响软件体系结构的关键因素。

4.分析软件体系结构模型的优缺点以及适用场景在实现完软件体系结构模型后，我们需要对其进行评估。

我们可以从以下几个方面来评估软件体系结构模型的优劣：可维护性、可扩展性、性能、安全性等。

根据评估结果，我们可以得出软件体系结构模型是否满足我们的设计要求，以及是否适用于特定的场景。

四、实验结果通过本次实验，我们成功搭建了软件体系结构实验环境，并使用UML绘制了软件体系结构图。

在设计并实现一个简单的软件体系结构模型时，我们注意到模块之间的耦合度较高，需要进一步优化。

通过分析和评估软件体系结构模型，我们发现其具有较好的可维护性和可扩展性，适用于中小型图书馆管理系统。

五、实验总结通过本次实验，我们了解了软件体系结构的概念、特点和设计原则，并掌握了软件体系结构的设计和实现方法。

我们深入了解了UML的应用，能够使用UML绘制软件体系结构图。

通过设计和实现一个简单的软件体系结构模型，我们对软件体系结构的各个方面有了更深入的理解。