Archlab实验报告.pdf-资料库

Archlab 实验报告 Part A 1. SUM.YS 计算链表的和  简要说明  将链表起始地址存入%edi  将求和结果存入%eax  用一个循环实现加和，当到达最末尾元素，用 andl 判断，再 jne 指令跳出  结果显示，%eax=0x00000cba.  每行程序对应 C 语言 .pos 0 init: irmovl Stack,%esp call Main halt .align 4 list: ele1: .long 0x00a .long ele2 ele2: .long 0x0b0 .long ele3 ele3: .long 0xc00 .long 0 Main: irmovl list,%edi call sum_list ret sum_list: irmovl $0,%eax Loop: mrmovl (%edi),%ecx addl %ecx,%eax mrmovl 4(%edi),%edi andl %edi,%edi #Execution begins at address 0 #set up stack pointer #execute main program #terminate program #list of 3 elements #get ls #sum_list(list_ptr ls) #int val=0 #while #get ls->val #val+=ls_val #ls=ls->next #if ls==0

jne Loop ret .pos 0x200 Stack: #stop when 0 #return #stack starts here and grows to lower addresses 2. RSUM.YS 递归计算链表的和  简要说明  将链表起始地址存入%edi  将求和结果存入%eax  利用栈结构实现递归循环：每次把 val 值压入栈，并且触发 call 函数跳转，直到读到末尾元素，把%eax 值赋 0；然后依次 ret 回到上一级位置，再将 pop 出来的 val 值和当前%eax 值相加并存入%eax，循环，一直到 ret 回主函数。  结果显示，%eax=0x00000cba  每行程序对应 C 语言 .pos 0 init: irmovl Stack,%esp call Main halt .align 4 list: ele1: .long 0x00a .long ele2 ele2: .long 0x0b0 .long ele3 ele3: .long 0xc00 .long 0 Main: irmovl list,%edi call rsum_list ret rsum_list: loop: #Execution begins at address 0 #set up stack pointer #execute main program #terminate program #list of 3 elements #get ls #rsum_list(list_ptr ls) #while

andl %edi,%edi je zero mrmovl (%edi),%edx pushl %edx mrmovl 4(%edi),%edi call rsum_list popl %edx addl %edx,%eax jmp end zero: irmovl $0,%eax ret end: ret .pos 0x100 Stack: #if ls==0 #jump to zero if ls==0 #get ls->val #put ls->val on the stack #ls=ls->next #iteration #get current val # rest=val+rest #return 0 #return to last address #return to last address #stack starts here and grows to lower addresses 3. COPY.YS 复制并计算异或  简要说明  将 src 首地址存入%edi，将 dest 首地址存入%esi  将异或结果存入%eax  用一个循环实现：将（%edi）存入（%esi），由于 Y86 指令中没有 mmmovl 指令，因此需要借助%ecx 来实现，即先 mrmovl，再 rmmovl。然后将%ecx 和%eax 异或，即是 c 语言中的 result^=val。然后对%edi 和%esi 分别加 4，对%edx（len）减 1，通过判断 len 是否为 0，跳出。  结果显示，%eax=0x00000cba  每行程序对应 C 语言 .pos 0 init: irmovl Stack, %esp call Main halt .align 4 src: .long 0x00a .long 0x0b0 .long 0xc00 # Destination block #Execution begins at address 0 #set up stack pointer #execute main program #terminate program #source block

dest: .long 0x111 .long 0x222 .long 0x333 Main: irmovl src,%edi irmovl dest,%esi irmovl $0x3,%edx #len call copy ret copy: irmovl $0,%eax loop: mrmovl (%edi),%ecx rmmovl %ecx,(%esi) xorl %ecx,%eax irmovl $4,%ecx addl %ecx,%edi addl %ecx,%esi irmovl $1,%ecx subl %ecx,%edx jne loop ret .pos 0x200 Stack: #destination block #get src #get dest #let len=3 #copy_block(int* src,int* dest,int len) #int result=0 #while #int val=*src #*dest=val #result^=val #src+4 #dest+4 #len— #back to loop if len>0 #stack starts here and grows to lower addresses

Part B 将立即数与寄存器相加对应于如下 Y86 代码： rrmovl %ebp,%esp popl %ebp 1. SEQ-FULL.HCL  指令说明 IIADDL ILEAVE  指令分析  模拟器修改过程  在 instr_valid 添加 IIADDL 和 ILEAVE 让指令有效。  在 need_regids 添加 IIADDL。leave 指令不需要寄存器参数。  在 need_valC 添加 IIADDL。leave 指令不需要常数参数。  srcA 中,iaddl 指令无需设置,leave 指令设为 REBP。 srcB 中,iaddl 指令设为 rB, leave 指令设为 REBP。   dstE 中,iaddl 指令设为 rB, leave 指令设为 RESP。  dstM 中,iaddl 指令无需设置,leave 指令设为 REBP。  aluA 中,iaddl 指令设为 valC, leave 指令设为 4。  aluB 中,iaddl 指令和 leave 指令均设为 valB。  在 set_cc 中添加 IIADDL, leave 指令不影响标志位。  在 mem_read 中添加 ILEAVE, iaddl 指令无需访存。

 mem_addr 中,leave 指令设为 valA, iaddl 指令无需设置。 2. PIPE-FULL.HCL  指令分析与顺序流水线类似,需要注意的是,iaddl 不存在加载/使用冒险，而 leave 存在加载/ 使用冒险,故应该在 F 阶插入 stall, D 阶段插入 stall, E 阶段插入 bubble。条件加载使用冒险暂停 F D 暂停 E 气泡 M 正常 W 正常  模拟器修改过程  在 INSTR_VALID 添加 IIADDL 和 ILEAVE 让指令有效。 BOOL INSTR_VALID = F_ICODE IN IOPL, IJXX, ICALL, IRET, IPUSHL, IPOPL, IIADDL, ILEAVE }; { INOP, IHALT, IRRMOVL, IIRMOVL, IRMMOVL, IMRMOVL,  在 NEED_REGIDS 添加 IIADDL。LEAVE 指令不需要寄存器参数。 BOOL NEED_REGIDS = F_ICODE IN { IRRMOVL, IOPL, IPUSHL, IPOPL, IIRMOVL, IRMMOVL, IMRMOVL, IIADDL };  在 NEED_VALC 添加 IIADDL。LEAVE 指令不需要常数参数。 BOOL NEED_VALC = F_ICODE IN { IIRMOVL, IRMMOVL, IMRMOVL, IJXX, ICALL, IIADDL };  D_SRCA 中,IADDL 指令无需设置,LEAVE 指令设为 REBP。 INT D_SRCA = [ D_ICODE IN { IRRMOVL, IRMMOVL, IOPL, IPUSHL } : D_RA; D_ICODE IN { IPOPL, IRET } : RESP; D_ICODE IN { ILEAVE } : REBP; 1 : RNONE; # DON'T NEED REGISTER ];  D_SRCB 中,IADDL 指令设为 RB,LEAVE 指令设为 REBP。 INT D_SRCB = [ D_ICODE IN { IOPL, IRMMOVL, IMRMOVL, IIADDL } : D_RB; D_ICODE IN { IPUSHL, IPOPL, ICALL, IRET } : RESP; D_ICODE IN { ILEAVE } : REBP; 1 : RNONE; # DON'T NEED REGISTER ];  D_DSTE 中,IADDL 指令设为 RB,LEAVE 指令设为 RESP。

INT D_DSTE = [ D_ICODE IN { IRRMOVL, IIRMOVL, IOPL, IIADDL } : D_RB; D_ICODE IN { IPUSHL, IPOPL, ICALL, IRET, ILEAVE } : RESP; 1 : RNONE; # DON'T WRITE ANY REGISTER ];  D_DSTM 中,IADDL 指令无需设置,LEAVE 指令设为 REBP。 INT D_DSTM = [ D_ICODE IN { IMRMOVL, IPOPL } : D_RA; D_ICODE IN { ILEAVE } : REBP; 1 : RNONE; # DON'T WRITE ANY REGISTER ];  ALUA 中,IADDL 指令设为 VALC, LEAVE 指令设为 4。 INT ALUA = [ E_ICODE IN { IRRMOVL, IOPL } : E_VALA; E_ICODE IN { IIRMOVL, IRMMOVL, IMRMOVL, IIADDL } : E_VALC; E_ICODE IN { ICALL, IPUSHL } : -4; E_ICODE IN { IRET, IPOPL, ILEAVE } : 4; # OTHER INSTRUCTIONS DON'T NEED ALU ];  ALUB 中,IADDL 指令和 LEAVE 指令均设为 VALB。 INT ALUB = [ IPUSHL, IRET, IPOPL, IIADDL, ILEAVE } : E_VALB; E_ICODE IN { IRMMOVL, IMRMOVL, IOPL, ICALL, E_ICODE IN { IRRMOVL, IIRMOVL } : 0; # OTHER INSTRUCTIONS DON'T NEED ALU ];  在 SET_CC 中添加 IIADDL,LEAVE 指令不影响标志位。 BOOL SET_CC = E_ICODE IN { IOPL, IIADDL } && !M_STAT IN { SADR, SINS, SHLT } && !W_STAT IN { SADR, SINS, SHLT }; # STATE CHANGES ONLY DURING NORMAL OPERATION  MEM_ADDR 中,LEAVE 指令设为 VALA,IADDL 指令无需设置。 INT MEM_ADDR = [ M_ICODE IN { IRMMOVL, IPUSHL, ICALL, IMRMOVL } : M_VALE; M_ICODE IN { IPOPL, IRET, ILEAVE } : M_VALA; # OTHER INSTRUCTIONS DON'T NEED ADDRESS ];  在 MEM_READ 中添加 ILEAVE,IADDL 指令无需访存。 BOOL MEM_READ = M_ICODE IN { IMRMOVL, IPOPL, IRET, ILEAVE };

以上指令和SEQ-FULL.HCL中对应一致。  在 F_STALL 的 E_ICODE 条件中添加 ILEAVE,IADDL 指令不存在加载/使用冒险。 BOOL F_STALL = IRET IN { D_ICODE, E_ICODE, M_ICODE }; # CONDITIONS FOR A LOAD/USE HAZARD E_ICODE IN { IMRMOVL, IPOPL, ILEAVE } && E_DSTM IN { D_SRCA, D_SRCB } || # STALLING AT FETCH WHILE RET PASSES THROUGH PIPELINE  在 D_STALL 的 E_ICODE 条件中添加 ILEAVE,IADDL 指令不存在加载/使用冒险。 BOOL D_STALL = E_DSTM IN { D_SRCA, D_SRCB }; # CONDITIONS FOR A LOAD/USE HAZARD E_ICODE IN { IMRMOVL, IPOPL, ILEAVE } &&  在 D_BULLLE 的 E_ICODE 条件中添加 ILEAVE,防止插入 D_BUBBLE。IADDL 指令不存在加载/使用冒险。 BOOL D_BUBBLE = && # MISPREDICTED BRANCH (E_ICODE == IJXX && !E_CND) || # STALLING AT FETCH WHILE RET PASSES THROUGH PIPELINE # BUT NOT CONDITION FOR A LOAD/USE HAZARD !(E_ICODE IN { IMRMOVL, IPOPL, ILEAVE } && E_DSTM IN { D_SRCA, D_SRCB }) IRET IN { D_ICODE, E_ICODE, M_ICODE };  在 E_BUBBLE 的 E_ICODE 条件中添加 ILEAVE,IADDL 指令不存在加载/使用冒险。 BOOL E_BUBBLE = E_DSTM IN { D_SRCA, D_SRCB}; # MISPREDICTED BRANCH (E_ICODE == IJXX && !E_CND) || # CONDITIONS FOR A LOAD/USE HAZARD E_ICODE IN { IMRMOVL, IPOPL, ILEAVE } && Part C

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