MIPS汇编：向量点积优化与流水线应用

在本实验中，学生李志毅（学号2018211582）针对《计算机系统结构》课程，使用MIPS指令集设计并实现了两个数组的点积计算。实验目标包括加深对汇编语言的理解，提高编程技巧，以及学习如何在MIPSsim模拟器中运用定向功能进行代码优化。 实验要求编写一个自动计算两个向量点积的汇编程序，程序首先加载两个数组array1和array2的地址，并确定向量长度为10。变量r1和r2分别存储数组的指针，r3用于计数，r4作为结果存储。在`loop`循环中，通过`LW`指令读取每个元素，然后用`MUL`指令进行相乘，结果累加到r4中，之后更新指针并递减计数。循环条件是当计数器r3大于0时继续执行，最后通过`TEQ`指令检查循环是否结束。 原始的代码中，每次循环都涉及到了多个指令，可能造成RAW（指令依赖关系）冲突，导致空操作和浪费时间。为了优化，实验引入了静态调度策略，将无关指令如指针更新提前，如将`ADDI$r1,$r1,4`和`ADDI$r2,$r2,4`移到`MUL`指令之前，这样可以减少无用周期，提高执行效率。优化后的代码更加简洁，减少了不必要的指令移动。 实验过程中，学生需要将自己编写的程序载入MIPSsim模拟器，观察程序运行的结果，并通过定向功能对比优化前后的性能差异。这有助于理解静态调度在实际编程中的应用，以及如何通过代码调整来改善计算机系统的执行效率。 总结来说，本实验涉及的知识点包括MIPS指令集、向量运算、汇编语言编程、指令级和流水线操作级模拟器的使用、静态调度优化技术以及在计算机系统结构中的实际应用。通过这个实验，学生不仅提升了编程技能，还加深了对计算机硬件和软件交互的理解。