实验1计算机执行程序的过程 1
1.1实验目的 1
1.2实验软件 1
1.3实验内容和步骤 1
1.4相关知识：计算机的硬件组成 3
1.4.1计算机系统的硬件组成 4
1.4.2计算机执行程序的过程 7
实验2寻址方式 25
2.1实验目的 25
2.2实验软件 25
2.3实验内容和步骤 25
2.4相关知识：寻址方式 26
实验3 CPU数据通路的构建 30
3.1实验目的 30
3.2实验软件 30
3.3实验内容和步骤 30
3.4相关知识：CPU数据通路 35
3.4.1关于模型机 35
3.4.2构建基本的数据通路 36
3.4.3指令分步执行过程（按周期分步） 40
实验4微程序控制器的组成 48
4.1实验目的 48
4.2实验软件 48
4.3实验内容和步骤 48
4.4相关知识：微程序控制器 50
4.4.1微程序控制的基本原理 50
4.4.2微程序控制器的组成与工作过程 51
4.4.3微程序的顺序控制 52
实验5 4×4位阵列乘法器 57
5.1实验目的 57
5.2实验软件 57
5.3实验内容和步骤 57
5.4相关知识：阵列乘法器 58
实验6存储器组成 60
6.1实验目的 60
6.2实验软件 60
6.3实验内容和步骤 60
6.4相关知识：存储器的组成 61
实验7中断的屏蔽、响应及处理 64
7.1实验目的 64
7.2实验软件 64
7.3实验内容和步骤 64
7.4相关知识：中断的屏蔽、响应和处理 66
7.4.1中断请求信号的建立与屏蔽 66
7.4.2中断响应与处理 67
7.4.3多重中断与中断屏蔽 69
实验8 MIPS指令系统和M IPS体系结构 73
8.1实验目的 73
8.2实验软件 73
8.3实验内容和步骤 73
8.4 MIPSsim使用手册 76
8.4.1启动模拟器 76
8.4.2 MIPSsim的窗口 76
8.4.3 MIPSsim的菜单 83
8.5相关知识：MIPS指令系统 87
实验9流水线及流水线中的冲突 94
9.1实验目的 94
9.2实验软件 94
9.3实验内容和步骤 94
9.4相关知识：流水线、相关与冲突 96
9.4.1一条经典的5段流水线 96
9.4.2相关与流水线冲突 98
9.4.3流水线的实现 102
实验10指令调度和延迟分支 107
10.1实验目的 107
10.2实验软件 107
10.3实验内容和步骤 107
10.4相关知识：指令调度和延迟分支 108
10.4.1指令调度 108
10.4.2延迟分支 109
实验11 Cache性能分析 112
11.1实验目的 112
11.2实验软件 112
11.3实验内容及步骤 112
11.4 M yCache模拟器使用方法 114
11.5相关知识：Cache的基本原理 115
11.5.1 Cache的映像规则 115
11.5.2查找方法与替换算法 117
11.5.3写策略与改进Cache性能 118
11.5.4 3种类型的不命中 119
11.5.5降低不命中率的方法 119
11.5.6分离Cache和混合Cache 126
实验12 Tomasulo算法 128
12.1实验目的 128
12.2实验软件 128
12.3实验内容及步骤 128
12.4 Tomasulo算法模拟器使用方法 129
12.5相关知识：Tomasulo算法 132
12.5.1基本思想 132
12.5.2具体算法 135
实验13再定序缓冲（ROB）工作原理 139
13.1实验目的 139
13.2实验软件 139
13.3实验内容及步骤 139
13.4 ROB模拟器的使用方法 140
13.5相关知识：再定序缓冲ROB 143
实验14多Cache一致性——监听协议 147
14.1实验目的 147
14.2实验软件 147
14.3实验内容及步骤 147
14.4 监听协议模拟器使用方法 148
14.5相关知识：监听协议 149
14.5.1监听协议的基本思想 149
14.5.2监听协议的实现 150
实验15多Cache一致性——目录协议 155
15.1实验目的 155
15.2实验软件 155
15.3实验内容及步骤 155
15.4目录协议模拟器使用方法 156
15.5相关知识：目录协议 157
15.5.1目录协议的基本思想 157
15.5.2目录协议实例 160
附录A MIPSsim的指令列表（MIPS 64指令集的一个子集） 164
附录B MIPSsim的指令格式及功能（MIPS 64指令集的一个子集） 175
附录C模拟器MIPSsim的汇编语言 226
参考文献 229