计算机系统结构实验报告(矩阵相乘)

院 系： 计算机科学学院 专 业： 计算机科学与技术 年 级： 课程名称： 计算机系统结构 学 号： 姓 名： 指导教师： 年 月 日年级班级学号专业姓名题目名称用DLX汇编语言编写矩阵乘程序Matrix.s（元素数据为浮点数）题目内容对矩阵乘程序Matrix.s做如下分析：1.观察程序中出现的数据相关、控制相关和结构相关现象，并指出程序中出现上述现象的指令；2.指出转移指令在转移成功和不成功时的流水线开销；3.分别在使用定向技术和不使用定向技术的两种情况下，输入同样的数据，利用Statistics 窗口中的统计数字（总的周期数和暂停数），计算定向技术带来的加速比。4.通过DLX模拟器中的configuration窗口，将浮点运算的延迟改为8个时钟周期，重复观察并回答上述的1,2,3的问题。实验结果与分析实验结果截图如下：1.程序最后的运行结果截图如下：此为两个2阶矩阵的相乘，第一个矩阵的数据依次是1,2,3,4；第二个矩阵的数据依次是5,6,7,8，最后的运行结果依次是19,22,43,50。Register图如下：各寄存器的参数值如上。（写不完时，可另加附页。）程序代码3.流水线图某一流程截图如下：4.时钟周期表最后如下：.data ;* Prompts for input ;输入提示部分 dat1: .space 64 dat2: .space 64 result: .space 64 Prompt1: .asciiz Input the martrixA line: Prompt2: .asciiz Input the martrixA column and the martrixB line: Prompt3: .asciiz Input the martrixB column: Prompt4: .asciiz Input the martrixAs number: Prompt5: .asciiz Input the martrixBs number: Prompt6: .asciiz This is my program ！ ;* Data for printf-Trap ;输出数据设置部分 PrintfFormat: .asciiz %d .align 2 PrintfPar: .word PrintfFormat PrintfValue: .space 4 PrintfFormat1: .asciiz n .align 2 PrintfPar1: .word PrintfFormat1 PrintfValue1: .space 4 PrintfFormat2: .asciiz Output the martrixA:n .align 2 PrintfPar2: .word PrintfFormat2 PrintfValue2: .space 4 PrintfFormat3: .asciiz Output the martrixB:n .align 2 PrintfPar3: .word PrintfFormat3 PrintfValue3: .space 4 PrintfFormat4: .asciiz Output the martrixC:n .align 2 PrintfPar4: .word PrintfFormat4 PrintfValue4: .space 4 .text .global main main: addi r1,r0,Prompt1 jal InputUnsigned movi2fp f1,r1 ;矩阵A的行数 addi r1,r0,Prompt2 jal InputUnsigned movi2fp f2,r1 ;矩阵A的列数，矩阵B的行数 addi r1,r0,Prompt3 jal InputUnsigned movi2fp f3,r1 ;矩阵B的列数 movfp2i r8,f1 movfp2i r6,f2 multu r4,r6,r8 ;总的矩阵A的元素个数r4 addi r2,r10,dat1 ;指向A的首地址 loop1: add r1,r0,Prompt4 ;分别读入矩阵A的元素值 jal InputUnsigned sb 0(r2),r1 ;储存字节，读入元素 addi r2,r2,1 ;元素个数加一 sub r4,r4,1 ;总的矩阵元素个数r4减一 bnez r4,loop1 ;r4不为0时跳转重复输入 addi r10,r0,0 ;分别读出矩阵A的元素值 addi r2,r10,dat1 ;指向A的首地址 sw PrintfValue2,r1 addi r14,r0,PrintfPar2 trap 5 loopA: lbu r1,0(r2) sw PrintfValue,r1 addi r14,r0,PrintfPar ;换行 trap 5 addi r2,r2,1 ;元素个数加一 sub r6,r6,1 ;矩阵A的列数r6减一 beqz r6,outputA ;矩阵A的列数r6等于0时跳到outputA j loopA ;否则继续loopA outputA: sw PrintfValue1,r1 addi r14,r0,PrintfPar1 trap 5 sub r8,r8,1 ;矩阵A的行数r8减一 beqz r8,countiuB ;矩阵A的行数r8等于0时跳到countiuB movfp2i r6,f2 j loopA ;否则继续loopA countiuB: movfp2i r6,f2 movfp2i r12,f3 addi r10,r0,0 multu r4,r6,r12 ;总的矩阵B的元素个数r4 addi r2,r10,dat2 ;指向B的首地址 loop2: addi r1,r0,Prompt5 ;分别读入矩阵B的元素值 jal InputUnsigned sb 0(r2),r1 ;储存字节，读入元素 addi r2,r2,1 ;元素个数加一 sub r4,r4,1 ;总的矩阵元素个数r4减一 bnez r4,loop2 ;r4不为0时跳转重复输入 addi r10,r0,0 ;分别读出矩阵B的元素值 addi r2,r10,dat2 ;指向B的首地址 sw PrintfValue3,r1 addi r14,r0,PrintfPar3 trap 5 loopB: lbu r1,0(r2) sw PrintfValue,r1 addi r14,r0,PrintfPar ;换行 trap 5 addi r2,r2,1 ;元素个数加一 sub r12,r12,1 ;矩阵B的列数r12减一 beqz r12,outputB ;矩阵B的列数r12等于0时跳到outputB j loopB ;否则继续loopB outputB: sw PrintfValue1,r1 addi r14,r0,PrintfPar1 trap 5 sub r6,r6,1 ;矩阵B的行数r6减一 beqz r6,countiue ;矩阵B的行数r6等于0时跳到countiu movfp2i r12,f3 j loopB ;否则继续loopB countiue: addi r11,r0,0 ;temp，表示矩阵C的一个元素的累加器 addi r4,r0,0 ;r 初始化矩阵C的偏移量 addi r5,r0,0 ;矩阵A当前被扫描的行号 line: movi2fp f4,r5 ;判断是否扫描完 ltf f4,f1 ;f4f1跳转（矩阵A的行是否扫描完） bfpf finish ;是，则跳转结束程序 addi r6,r0,0 ;col，r6表示当前B矩阵的列号 column: movi2fp f4,r6 ltf f4,f3 ;col（f3）f4，矩阵B的列是否扫描完 bfpf leveladd ;是，则跳到矩阵a的下一行 movfp2i r1,f2 multu r10,r5,r1 ;i-l*n，r10表示矩阵A当前行的第一个 元素的索引 addi r7,r6,0 ;mov col to j（矩阵B某一列的某个元素的 索引） addi r11,r0,0 ;temp=0，矩阵C当前的元素值的初始化 addi r9,r5,1 ;r9-l+1，r9代表矩阵A当前数组中的实 际行号（r5的初值为0） movfp2i r1,f2 ;f2是矩阵A的列数 multu r9,r1,r9 ;p-n*(l+1)，r9代表矩阵A当前行中最后 一个元素在数组中的索引 calculate: movi2fp f4,r10 movi2fp f9,r9 ltf f4,f9 ;compare i to pz（判断是否计算到当前行 的最后一个元素） bfpf asign ;当前行列相乘完毕，得出结果矩阵C的 一个元素（跳转赋值） addi r1,r10,dat1 ;取矩阵A当前元素在内存区域中的地址 lbu r2,0(r1) ;从r1所指向的内存单元中取出矩阵A当 前的元素暂存在r2 addi r1,r7,dat2 ;取矩阵B当前元素在内存区域中的地址 lbu r3,0(r1) ;从r1所指向的内存单元中取出矩阵B当 前的元素暂存在r3 multu r1,r2,r3 ;temp1-dat1i+dat2j add r11,r11,r1 ;temp-temp+temp1，累加到累加器 addi r10,r10,1 ;i+，计算矩阵A当前行的下个元素的索引 movfp2i r1,f3 add r7,r7,r1 ;j-j+k，计算矩阵B的当前列的下个元素的索引 j calculate asign: addi r1,r4,result ;r1表示矩阵C当前的地址 sb 0(r1),r11 ;store result，把新计算出来的元素放入当前内存单元 addi r4,r4,1 ;赋值完一个元素，偏移量自增1 addi r6,r6,1 ;矩阵B的当前列数自增1 j column ;矩阵B新的一列开始 leveladd: addi r5,r5,1 ;矩阵A当前行自增1 j line ;矩阵A新的一行开始 finish: addi r10,r0,0 ;分别读出矩阵C的元素值 movfp2i r8,f1 movfp2i r12,f3 addi r2,r10,result sw PrintfValue4,r1 addi r14,r0,PrintfPar4 trap 5 loop3: lbu r1,0(r2) sw PrintfValue,r1 addi r14,r0,PrintfPar trap 5 addi r2,r2,1 sub r12,r12,1 beqz r12,outputC j loop3 outputC: sw PrintfValue1,r1 addi r14,r0,PrintfPar1 trap 5 sub r8,r8,1 beqz r8,choice movfp2i r12,f3 j loop3 ;* end choice: add r1,r0,Prompt6 ;是否重复本次运行操作 jal InputUnsigned beqz r1,end ;若为0则结束运行 j main ;否则则重复执行 end: trap 0 心得体会成绩评定教师签名： 年 月 日