《计算机原理与系统结构模拟实验》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数掘通路的构建，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。 《计算机原理与系统结构模拟实验》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，《计算机原理与系统结构模拟实验》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。 《计算机原理与系统结构模拟实验》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。
《计算机原理与系统结构模拟实验》特点：
与“计算机组成原理”“计算机系统结构”“计算机组成与结构”等课程配套使用。有利于加深学生对计算机原理与系统结构知识的理解。
与课程配套设计和编写了基于MIPS指令集结构的15个实验，同时提供了实验所需的相关理论知识的讲解。
随书提供作者专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，具有较强的交互性。
张晨曦，同济大学教授，博士生导师。国家级“中青年有突出贡献专家”，国家杰出青年基金获得者，上海市高校教学名师和上海市模范教师。先后主持了一个国家973计划课题和5项国家自然科学基金项目。
负责建设的计算机系统结构课程和计算机组成原理课程被评为上海市精品课程，“计算机系统结构”课程被评为国家级精品资源共享课。从事系统结构教学和研究30余年，开发出国内第一套用于本课程的动画课件以及国内第一套系统结构实验模拟器。
主编的《计算机系统结构》教材被评为国家级精品教材，编写出版5本“十一五”国家级规划教材，撰写专著两部。其中专著《新一代计算机》由荷兰North—Holland出版社出版。
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 4x4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
8.5 相关知识：MIPS指令系统
实验9 流水线及流水线中的冲突
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 阵低不命中率的方法
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（MIPS64指令集的一个子集）
附录B MIPSsim的指令格式及功能（MIPS64指令集的一个子集）
附录C 模拟器MIPSsim的汇编语言
参考文献
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