计算机体系结构实验报告.docx
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计算机体系结构实验报告
中南大学
计算机体系结构
实验报告
学生姓名
学院信息科学与工程学院
专业班级
完成时间2015年10月27日
目录
1.实验内容2
2.实验1：
对指令操作码进行霍夫曼编码3
2.1实验目的3
2.2实验内容3
2.3实验结果3
3.实验2：
使用LRU方法更新Cache3
3.1实验目的3
3.2实验内容4
3.3实验结果4
4.总结4
5.代码附录5
计算机体系结构
1.实验内容
实验1对指令操作码进行霍夫曼编码
实验2使用LRU方法更新Cache
2.实验1：
对指令操作码进行霍夫曼编码
2.1实验目的
了解和掌握指令编码的基本要求和基本原理
2.2实验内容
使用编程工具编写一个程序，对一组指令进行霍夫曼编码，并输出最后的编码结果以及对指令码的长度进行评价。
与扩展操作码和等长编码进行比较。
要对指令的操作码进行HUFFMAN编码，只要根据指令的各类操作码的出现概率构造HUFFMAN树再进行HUFFAM编码。
此过程的难点构造HUFFMAN树，进行HUFFAM编码只要对你所生成的HUFFMAN树进行中序遍历即可完成编码工作。
2.3实验结果
3.实验2：
使用LRU方法更新Cache
3.1实验目的
了解和掌握寄存器分配和内存分配的有关技术。
3.2实验内容
Cache更新：
结合数据结构的相关知识，使用LRU的策略，对一组访问序列进行内部的LRU置换算法是选择最近最久未使用的页面予以置换。
该算法赋予每个页面一个访问字段，用来记录一个页面自上次被访问以来经历的时间T，当须淘汰一个页面时，选择现有页面中T值最大的，即最近最久没有访问的页面。
这是一个比较合理的置换算法。
3.3实验结果
4.总结
实验一是曾在学习数字通信原理课程时编写的，当时只有简单的排序后编码的功能，学习了数据结构后，我往里面加入了树的结构，使编码后的结果更加清晰明了了。
学习了计算机体系结构之后，我又往里面加入了求编码长度的功能。
通过这个程序，我更加了解哈夫曼编码的知识了。
实验二是写出LRU算法，这个相对来说比较简单，因为在学习操作系统原理时接触过FIFO等等算法并且编程实现了，难点在于输出结果的排版，一开始我想输出一个表格，这样更符合书上关于此算法的内容，但是出现了各种不对齐的问题，最后只好让它直接输出结果。
通过这几次实验，我发现了自身的不足，比如没有很好的书写习惯，考虑问题不周到，对于计算机体系结构课程中知识的理解不够深入等。
但在编程的过程中我体验到了一分耕耘一分收获的喜悦；多次调试后程序成功运行了，那时候的欢乐是我以前无法想象的。
果然，学习任何一门课程，只要学得用心，都可以从中体会到学习的快乐。
今后我的进步，想必都是从这一点一点敲入编译器的代码中获得的。
5.代码附录
实验1
#include
#include
usingnamespacestd;
#defineN8
classhuff_p{
public:
huff_p*r_child;//大概率的节点；
huff_p*l_child;//小概率的节点；
charop_mask[3];//指令标号；
floatp;//指令使用概率；};
classf_min_p{
public:
f_min_p*next;
charop_mask[3];//指令标号；
floatp;//指令使用概率；
huff_p*huf_p;};
classhuff_code{
public:
huff_code*next;
floatp;
charop_mask[3];
charcode[N];//huffman编码；};
f_min_p*input_instruct_set（）;//输入指令集子模块；
huff_p*creat_huffman_tree（f_min_p*head）;//构造huffman树;
f_min_p*fin_min（f_min_p*h）;
f_min_p*del_min（f_min_p*h,f_min_p*p）;
voidinsert_n（f_min_p*h,f_min_p*p）;
huff_p*creat_huffp（f_min_p*p）;
voidcreat_huffman_code（huff_p*h1,huff_code*h）;//生成huffman编码;
voidr_find（huff_p*p1,charcode[],inti,huff_code*h）;
voidoutput_huffman（huff_code*head）;//输出huffman编码;
voidcal_sort_length（huff_code*head）;//计算指令用huffman编码的平均编码字长
intmain（）{
f_min_p*h,*h1;
huff_p*root;
huff_code*head,*pl;
inti=0;
h=input_instruct_set（）;
h1=h;
root=creat_huffman_tree（h1）;
head=newhuff_code;
head->next=NULL;
creat_huffman_code（root,head）;
output_huffman（head）;
cal_sort_length（head）;
pl=head->next;
while（pl）{
deletehead;
head=pl;
pl=pl->next;}}
f_min_p*input_instruct_set（）{
f_min_p*head;
f_min_p*h;
h=newf_min_p;
h->next=NULL;
h->huf_p=NULL;
head=h;
intn;
cout<<"请输入指令数:
";
cin>>n;
cout<<"请输入指令标号：
";
cin>>h->op_mask;
cout<<"请输入指令的使用概率：
";
cin>>h->p;
inti=0;
f_min_p*point;
f_min_p*p1=head;
for（;ipoint=newf_min_p;
cout<<"请输入指令标号：
";
cin>>point->op_mask;
point->op_mask[2]='\0';
cout<<"请输入指令的使用概率：
";
cin>>point->p;
point->huf_p=NULL;
point->next=p1->next;
p1->next=point;
p1=point;}
returnhead;}
huff_p*creat_huffman_tree（f_min_p*h）{
f_min_p*h1,*min1,*min2,*comb;
huff_p*head,*rd,*ld,*parent;
h1=h;
min1=fin_min（h1）;
ld=creat_huffp（min1）;
h1=del_min（h1,min1）;
if（h1->next）
min2=fin_min（h1）;
else
min2=h1;
rd=creat_huffp（min2）;
comb=newf_min_p;
comb->next=NULL;
comb->p=rd->p+ld->p;
comb->op_mask[0]='\0';
comb->op_mask[1]='\0';
parnt=creat_huffp（comb）;
insert_n（h1,comb）;
if（h1->next!
=NULL）
h1=del_min（h1,min2）;
parent->l_child=ld;
parent->r_child=rd;
comb->huf_p=parent;
head=parent;
inti=0;
while（h1->next!
=NULL）{
min1=fin_min（h1）;
if（min1->huf_p==NULL）{
ld=creat_huffp（min1）;}
else{
ld=min1->huf_p;}
h1=del_min（h1,min1）;
if（h1->next）
min2=fin_min（h1）;
else
min2=h1;
if（min2->huf_p==NULL）{
rd=creat_huffp（min2）;}
else{
rd=min2->huf_p;}
comb=newf_min_p;
comb->next=NULL;
comb->p=rd->p+ld->p;
comb->op_mask[0]='\0';
comb->op_mask[1]='\0';
parent=creat_huffp（comb）;
if（h1!
=NULL）
insert_n（h1,comb）;
if（h1->next!
=NULL）
h1=del_min（h1,min2）;
parent->l_child=ld;
parent->r_child=rd;
comb->huf_p=parent;
head=parent;
if（h1->next==NULL）break;}
deletecomb;
returnhead;}
f_min_p*fin_min（f_min_p*h）{
f_min_p*h1,*p1;
h1=h;
p1=h1;
floatmin=h1->p;
h1=h1->next;
while（h1）{
if（min>（h1->p））{
min=h1->p;
p1=h1;}
h1=h1->next;}
returnp1;}
f_min_p*del_min（f_min_p*h,f_min_p*p）{
f_min_p*p1,*p2;
p1=h;
p2=h;
if（h==p）{
h=h->next;
deletep;}
else{
while（p1->next!
=NULL）{
p1=p1->next;
if（p1==p）{
p2->next=p1->next;
deletep;
break;}
p2=p1;}}
returnh;}
voidinsert_n（f_min_p*h,f_min_p*p1）{
p1->next=h->next;
h->next=p1;}
huff_p*creat_huffp（f_min_p*d）{
huff_p*p1;
p1=newhuff_p;
p1->l_child=NULL;
p1->r_child=NULL;
p1->p=d->p;
p1->op_mask[0]=d->op_mask[0];
p1->op_mask[1]=d->op_mask[1];
returnp1;}
voidr_find（huff_p*p1,charcode[],inti,huff_code*h）{
if（p1->l_child）{
code[i]='1';
r_find（p1->l_child,code,i+1,h）;}
if（p1->op_mask[0]!
='\0'）{
huff_code*p2=newhuff_code;
p2->op_mask[0]=
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