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计算机原理与系统结构模拟实验


作者:
张晨曦 李江峰 刘依
定价:
26.00元
ISBN:
978-7-04-042996-1
版面字数:
300千字
开本:
16开
全书页数:
229页
装帧形式:
平装
重点项目:
暂无
出版时间:
2015-06-29
读者对象:
高等教育
一级分类:
计算机/教育技术类
二级分类:
计算机类专业核心课程
三级分类:
计算机组织与体系结构

本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材,由高等教育出版社出版、张晨曦等编著的《计算机组成与结构》、《计算机系统结构》的配套实验教材。全书设计和编写了15 个实验,包括计算机执行程序的过程,寻址方式,CPU 数据通路的构建,微程序控制器的组成,4×4 位阵列乘法器, 存储器组成, 中断的屏蔽、响应及处理, MIPS 指令系统和MIPS 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 一致性监听协议和多Cache 一致性目录协议。这些实验是基于MIPS指令集结构的,书中同时提供了实验所需相关知识的介绍。

本书覆盖面广,内容丰富,有利于加深学生对计算机原理与系统结构知识的理解。为便于学生学习,本书提供了作者专门为实验开发的一套运行于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。

本书可作为普通高等学校本科计算机与相关专业计算机组成原理、计算机系统结构、计算机组成与结构等课程的实验教材,也可作为自学者的参考书。

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

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