word文档 可自由复制编辑 电 子 科 技 大 学
实 验 报 告
学生姓名： 学 号：
一、实验室名称：计算机学院实验中心
二、实验项目名称：计算机系统结构课程实验
三、实验原理：
1. 由教师给出一个具有基本功能的Verilog HDL流水线源代码；
2. 学生完成下面3个方面的内容：
（1）自行设计汇编伪指令格式，完成一个能把自己的汇编指令转换成流水线CPU能够识别的二进制指令的汇编器，实现语言不限；
（2）自行设计能够解决数据相关的机制并基于源代码进行扩展；
（3）自行设计能够解决控制相关的机制并基于源代码进行扩展。
四、实验目的：
帮助学生理解流水线的运行机制和基于Verilog HDL硬件描述语言的实现技术。
word文档 可自由复制编辑 五、实验内容：
(一) 基本流水线分析
1.1 认真阅读和理解源代码，请详细按要求回答每个问题。
1.源代码中文件是按什么样的规律来组织的？
答：按照子模块组织源代码文件。模块pipelinedcpu_tb用来控制CPU的时钟等信号，调用pipelinedcpu模块（假定为1级模块，最高级），1级模块中按顺序调用各个周期以及周期与周期之间的中间寄存器模块（假定为2级模块），2级模块中调用各自部件模块（假定为3级模块）。模块pipelinedcpu用来控制每级流水线及流水线级之间的控制信号，寄存器信息，其余子模块用来具体实现每一级流水线的功能。
2.存储器的实现方式？
答：用一个二维数组reg [31:0] ram [0:31] 实现，其中第一维代表32位地址，第二维代表32位数据
接口有：32位输入数据和输出，32位地址，一个同步时钟脉冲clk，一个控制写入的信号we
先对二维数组进行初始化
读数据时不需要时钟脉冲的激励，写数据时需要时钟脉冲的上升沿激励信号并且we信号为1
3.源代码文件中的流水线与我们课堂上讲的原理电路图有何相同之处，有何不同之处
编者的话
计算机体系结构是计算机科学与技术、网络工程、信息安全专业以及计算机
应用专业本科生的一门重要专业课程，其目的是提高学生从总体结构、系统分析
这一层次来研究和分析计算机系统的能力，在计算机组成原理和相关课程的基础
上建立起计算机系统的完整概念。学习本门课程的目标是：初步具备计算机系统
的量化分析、性能评价、设计和选型的能力。
学习计算机体系结构的过程中，将会接触到很多基本概念、原理和分析方法，
对于计算机性能的分析与评测不容易领会和掌握。亟需一套较系统完整的实验工
具和环境。长期以来，研究人员也开发出了各种指令模拟器和分析工具。通过这
些工具，能够直观地理解计算机体系结构中的细节内容，有助于培养分析和解决
问题的能力和创新精神。其中著名的威斯康辛大学的计算机体系结构主页
（/wwwarch/public/home）提供了丰富的仿真和
测评工具。我们在2006年以前使用的是基于有关模拟器的自编实验指导书。
张晨曦教授等编著《计算机系统结构实践教程》设计和编写了11个实验：指
令系统和体系结构、流水线及流水线中的冲突、指令调度和延迟分支、Cache性
能分析、Tomasulo算法、再定序缓冲（ROB）工作原理、多Cache一致性——监听
协议、多Cache一致性——目录协议。实验内容基本覆盖了传统的计算机体系结
构教学内容，有利于加深对体系结构知识的理解。特别是该书所附光盘提供了系
统结构实验模拟器（可运行于Windows平台的模拟器）。这些模拟器界面友好，使
用方便、直观，交互性很强。我们在信息学院2007级2008级、2009级以及软件学
院2009级计应班的计算机体系结构课程实验的使用中，效果良好。
以下是2010级体系结构实验的参考范例（计算机系2009级蓝子睿同学的实验
报告），希望同学们把更多的时间用于实验的测试、分析和性能评价中，提高课
程的学习效率，进一步加深课程知识体系的理解。
计算机组成原理
实验指导
河南大学计算机与信息工程学院
2011年
TEC-XP实验设备概述
TEC-XP实验设备是由清华大学科教仪器厂和清华大学计算机系联合研制，并通过教育部鉴定的实验系统。TEC-XP是在原有TEC系列教学计算机系统的基础上，重新设计的新一代产品，进一步增加了用单片FPGA门阵列器件实现的CPU系统。该实验系统重点用于计算机组成原理、计算机系统结构等课程的硬件教学实验，还支持监控程序、汇编语言程序设计、BASIC高级语言程序设计等软件方面的教学实验。
TEC-XP教学机的外观如图1所示。
图1 TEC-XP教学机的外观
TEC-XP教学机的系统结构如图2所示。
2路串行接口 内存体地址寄存器译码器译码器电平转换双线选通门DC2译码器DC1译码器/GAR/GIR/MIO REQ
/WEA口 B口I8~I0SSH SCI
SST/SWTOIB/YTOIB/IRLTOIB/FTOIB控制器部件运算器部件内部总线数据总线地址总线YCZVS控制总线/GARD芯片系统FPGA实现的CPU数据总线控制信号地址总线
图2 TEC-XP教学机的系统结构图 TEC-XP教学机的主要技术指标
TEC-XP教学机的机器字长16位，即运算器、主存、数据总线、地址总线都是16位。
（1）TEC-XP的内存地址分配如图3所示。其中0000H~1FFFH的8K空间是由ROM构成的，存放洗的监控程序，2000H~27FFH的2K空间是由RAM构成的工作区。该教学机还可以进一步完成存储器扩展的教学实验，扩展地址从4000H开始。
图3 TEX-XP教学机的内存分配
（2）运算器由4片位片结构器件级联而成，片间用串行进位方式传递进位信号。ALU实现8种算术与逻辑运算功能，内部包括16个双端口读出、单端口写入的通用寄存器，和一个能自行移位的乘商寄存器。设置C（进位标志位）、Z（零标志位）、V（溢出标志位）、S（符号标志位）四个状态标志位。
课程实验报告
课 程 名 称： 深入理解计算机系统
实验项目名称： 安装Linux环境并且使用GCC
完成简单c语言的编译和执行
专 业 班 级： 通信1304班
姓 名： 鲁信金
学 号： 201308030420
指 导 教 师： 杨科华
完 成 时 间： 2015 年 3 月 23 日
实验题目：安装Linux环境
实验目的：本实验为课程预备实验，要求成功安装linux基本环境，从而为后续课程实验搭建基础运行平台。
一、实验内容及操作步骤：
【实验内容】
第一步，在你所使用的电脑平台上安装linux系统与环境
第二步，成功在linux系统中使用gcc完成简单c语言的编译和执行
【操作步骤】
（1）在电脑平台上安装linux系统与环境的操作步骤：
在Windows/Mac系统中使用虚拟机软件安装linux系统
（2）在linux系统中使用gcc完成简单c语言的编译和执行步骤：
②找到终端程序
二、实验结果及分析：
(1)实验结果：
在我的32位的电脑平台上成功安装虚拟机软件linux系统与环境，也成功在linux系统中使用gcc完成简单c语言的编译和执行。
(2)实验分析：最终安装好后，这个环境是个虚拟的环境就像是另一台电脑，可以操作很多命令。在执行c语言代码时用终端去看输出结果，输入不同命令终端就会对代码进行编译和运行最终输出“hello world!”.
三、收获与体会：
在做第一步在电脑平台上安装linux系统与环境时，由于安装太慢我等了好久，不过最终安装成功还是感觉特别开心，不过关掉电源后我再重新打开又得重新安装因此又浪费了很多时间，因此我想再关闭软件的时候就直接采取休眠状态。
