Introduction

在本lab中，您将学习流水线Y86处理器的设计和实现，同时优化它和基准程序以最大化性能。 允许您保留对基准程序的任何语义转换，或者对流水线处理器进行增强，或者两者。 完成lab后，您将对影响程序性能的代码和硬件之间的交互的理解有很大的提升。 lab分为三个part，每个part都有自己的练习。 在part A中，您将编写一些简单的Y86程序并熟悉Y86工具。 在part B中，您将使用两个新指令扩展SEQ仿真器。 这两part将为您准备Part C（lab的核心）做好准备，在part C中，您将优化Y86基准程序和处理器设计。

 

Handout Instructions

1.首先将文件archlab-handout.tar复制到计划在其中进行工作的（受保护）目录。

2.然后输入命令：tar xvf archlab-handout.tar。 这将导致以下文件解压缩到目录中：README，Makefile，sim.tar，archlab.ps，archlab.pdf和simguide.pdf。

3.接下来，输入命令tar xvf sim.tar。 这将创建目录sim，其中包含您的Y86工具的个人副本。 您将在此目录中进行所有工作。

4.最后，转到sim目录并构建Y86工具：

 

Part A

在这个part，您将在目录sim / misc中工作。

您的任务是编写和模拟以下三个Y86程序。 这些程序的所需行为由examples.c中的示例C函数定义。 确保在每个程序的开头都将您的姓名和ID放在注释中。 您可以通过以下方式测试您的程序：首先使用程序YAS对其进行汇编，然后使用指令集模拟器YIS运行它们。

在所有Y86函数中，您都应遵循IA32约定，以了解栈帧的结构和寄存器使用说明，包括保存和恢复您使用的任何被调用这保护寄存器。

sum.ys: Iteratively sum linked list elements

编写一个Y86程序sum.ys，以迭代方式求和链表的元素。 您的程序应包含一些代码，这些代码可以设置栈结构，调用一个函数然后停止。 在这种情况下，该函数应该是功能上与图1中的e C sum list等效的函数（sum_list）的Y86代码。请使用以下三元素列表来测试程序：

rsum.ys: Recursively sum linked list elements

编写一个Y86程序rsum.ys，该程序递归求和链表的元素。 此代码应与sum.ys中的代码相似，不同之处在于它应使用函数rsum list递归求和一个数字列表，如图1中的C函数rsum list所示。 使用同样的三元素列表测试代码。

copy.ys: Copy a source block to a destination block

编写一个程序（copy.ys），将一个word块从内存的一个部分复制到内存的另一个（不重叠区域）区域，计算所有复制word的校验和（Xor）。

您的程序应由设置栈帧，调用功能复制块然后停止的代码组成。 该函数在功能上应等效于图1所示的C函数复制块。使用以下三元素的源块和目标块测试程序：

 

Coding Rules

您可以自由地进行任何修改，但有以下限制：

•您的ncopy.ys函数必须适用于任意数组大小。 您可能会想通过简单地编写64个复制指令来为64个元素的数组硬连接解决方案，但这将是一个坏主意，因为我们将根据其在任意数组上的性能来对您的解决方案进行评分。

•您的ncopy.ys函数必须与YIS一起正确运行。 正确地说，我们的意思是它必须正确复制src块并返回（以％eax表示）正确数量的正整数。

•ncopy文件的汇编版本不得超过1000个字节。 您可以使用提供的脚本check-len.pl检查带有ncopy函数嵌入的任何程序的长度：

•您的pipe-full.hclimplementation必须通过../y86代码和../ptest中的回归测试（不需要用于测试iaddl并离开的-il标志）。

除此之外，如果您认为有帮助，可以自由实施iaddl指令。 您可以进行保留到ncopy.ys函数的任何语义转换，例如重新排序指令，用单个指令替换指令组，删除某些指令以及添加其他指令。 您可能会发现在CS：APP2e的5.8节中阅读有关循环展开的信息很有用。

 

Building and Running Your Solution

为了测试您的解决方案，您将需要构建一个调用ncopy函数的驱动程序。 我们为您提供了gen-driver.pl程序，该程序为任意大小的输入数组生成驱动程序。 例如，输入：

将构造以下两个有用的驱动程序：

•sdriver.yo：一个小型驱动程序，用于在具有4个元素的小型阵列上测试ncopy函数。 如果您的解决方案是正确的，则在复制src数组后，该程序将在寄存器％eax中以2的值停止运行。

•ldriver.yo：大型驱动程序，用于在具有63个元素的较大阵列上测试ncopy函数。 如果您的解决方案是正确的，则该程序将在复制src数组后以％eax寄存器中的值31（0x1f）暂停。

每次修改ncopy.ys程序时，都可以通过键入以下内容来重建驱动程序：

每次修改pipe-full.hcl文件时，您都可以通过键入以下内容来重建模拟器：

如果要重建模拟器和驱动程序，请键入：

要在小型4元素阵列上以GUI模式测试您的解决方案，请键入：

要在更大的63元素数组上测试解决方案，请输入：

一旦模拟器在这两个块长度上正确运行了您的ncopy.ys版本，您将需要执行以下附加测试：

•在ISA模拟器上测试驱动程序文件。 确保您的ncopy.ys函数可与YIS一起正常使用：

•使用ISA模拟器在一系列块长度上测试代码。 Perl脚本correctness.pl生成驱动程序文件，其块长度从0到某个限制（默认为65），再加上一些更大的大小。 它模拟它们（默认情况下为YIS），并检查结果。 它生成一个报告，显示每个块长度的状态：

该脚本生成测试程序，其结果计数从一次运行到另一次运行随机变化，因此它提供了比标准驱动程序更严格的测试。

如果对于某个长度K得出的结果不正确，则可以为该长度的驱动程序文件生成一个包含检查代码的驱动程序文件，并且结果随机变化：

该程序将以具有以下值的寄存器％eax结尾：

•在基准程序上测试管道模拟器。 一旦模拟器能够正确执行sdriver.ys和ldriver.ys，则应使用../y86代码的Y86基准程序对其进行测试：

这将在基准程序上运行psim并将结果与YIS进行比较。

•使用广泛的回归测试来测试管道模拟器。 一旦可以正确执行基准测试程序，则应使用../ptest中的回归测试对其进行检查。 例如，如果您的解决方案实现了iaddl指令，则

•使用管道模拟器在一系列块长度上测试代码。 最后，您可以在管道模拟器上运行与之前使用ISA模拟器进行的代码测试相同的代码

 

Hints

•根据设计，驱动程序和驱动程序都足够小，可以在GUI模式下进行调试。 我们发现最容易在GUI模式下进行调试，建议您使用它。

•如果您在Unix服务器上以GUI模式运行，请确保已初始化DISPLAY环境变量：

•对于某些X服务器，当您在GUI模式下运行psim或ssim时，“程序代码”窗口以关闭的图标形式开始运行。 只需单击图标即可展开窗口。

•对于某些基于Microsoft Windows的X服务器，“内存内容”窗口不会自动调整其大小。 您需要手动调整窗口大小。

•如果您要求psim和ssim模拟器执行不是有效的Y86目标文件的文件，则会因段错误而终止。