WinDLX计算机系统结构课程设计：流水线与RISC处理器实战

"WinDLX计算机系统结构课程设计教程，由徐洁和王华编写，电子科技大学计算机学院2006年5月发布，主要内容包括熟悉WinDLX使用、结构相关、数据相关、指令调度等实验，以及实验报告的编写。实验涉及DLX指令集的了解、WinDLX模拟器的安装与配置、汇编源程序的调试，包括求阶乘、最大公约数和素数计算等程序的分析和执行。" 在计算机系统结构中，流水线及RISC（Reduced Instruction Set Computer）处理器是重要的概念。流水线技术是一种提高CPU处理能力的方法，它将指令的执行过程划分为多个阶段，每个阶段在不同的硬件单元并行处理，从而实现连续地执行多条指令，大大提高处理器的吞吐量。DLX是一种简化指令集架构，常用于教学和实验，它的指令集设计简洁，便于理解和实现。 WinDLX是一款基于Windows的DLX处理器模拟器，用于演示DLX流水线的工作原理。安装WinDLX需要创建特定目录，将软件包中的windlx.exe和windlx.hlp文件复制到该目录。在Windows环境下，用户可以通过双击图标启动模拟器，并进行配置，如通过File菜单的Reset all重置整个系统。 实验内容主要围绕以下几个方面展开： 1. **熟悉WinDLX的使用**：包括安装、启动和配置模拟器，以及如何进行指令级的调试和分析。 2. **结构相关**：这部分可能涉及到流水线中不同阶段的理解，如取指、译码、执行、访存和写回，以及可能出现的结构冲突（如数据通路冲突）。 3. **数据相关**：数据相关是指指令间的依赖关系导致的流水线阻塞，比如前一条指令的结果被后一条指令使用，导致后一条指令必须等待。 4. **指令调度**：在现代处理器中，为了优化性能，通常会有指令调度机制，通过重新排序指令来减少数据相关的影响，提高吞吐率。 实验中提供了几个示例程序，如求阶乘（fact.s）、最大公约数计算（gcm.s）和素数判断（prim.s）。这些程序不仅展示了DLX指令集的运用，还帮助学生理解如何在实际环境中处理输入输出、数据运算和控制流程。 实验要求学生在进行实验前预习相关知识，包括WinDLX的基本操作、程序运行流程和结果分析方法。实验步骤包括启动模拟器、加载代码、执行程序，并观察和分析模拟结果，以深入理解流水线处理和RISC处理器的工作方式。 通过这个课程设计，学生能够加深对计算机系统结构的理解，特别是流水线处理和RISC架构的实践应用，提升他们在系统层面的问题解决能力。