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计算机系统结构指的是计算机系统的内部组件的结构。现代计算机通常有一个冯-诺依曼结构，其中包括：一个处理器；一个存储指令和数据的存储单元；输入和输出设备的连接；以及数据的二级存储。

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电子工程代写|计算机系统结构代写Computer Systems Architecture代考|The Lipsi Design

Lipsi is an 8-bit processor organized as an accumulator machine and has been designed and optimized around FPGA specific block RAMs. The focus of the design is to use just a single block RAM.

Different FPGA families contain differently organized and differently sized on-chip memories, which are also called block RAMs. The current minimum block RAM ${ }^{2}$ is 4096 bits (or 512 bytes) large and has an independent read and write port. Lipsi is an 8-bit processor in its purest form. Therefore, we can use 256 bytes from that memory as instructions and 256 bytes for register and data. We use the lower half of the memory for the program, as the address register powers up at zero to fetch the first instruction.

Using a single block RAM for instructions and data means that this memory is time shared between instruction fetch and data read. Therefore, Lipsi is a sequential and not a pipelined architecture.

Most instructions execute in two clock cycles: one for instruction fetch and one for data access and ALU operation. As on-chip memories in FPGAs usually have independent read and write ports, a store instruction can execute in a single cycle.

Most instructions are single byte. Only immediate and branch instructions contain a second byte for the immediate value or the branch target.

电子工程代写|计算机系统结构代写Computer Systems Architecture代考|The Instruction Set

The instruction set of Lipsi includes ALU instructions with register and immediate operands, accumulator store, register indirect load and store, unconditional and conditional branch, branch and link for function call, and shift operations. Instruction length is one or two bytes.

Table 1 shows all instructions of Lipsi and their encoding. A represents the accumulator, $f$ an ALU function, PC the program counter, $\mathrm{m}[]$ the memory, I a reegister number in thẻ range of 0 to 15 , n an immédiate constant, a an 8-bit address, and In an input/output device. As Lipsi is an accumulator machine, all operations (except unconditional branch) involve the accumulator register A. Furthermore, we use the notion of additional registers, which are the first 16 bytes in the data memory. Lipsi implements ALU operations with those registers and with immediate values. The accumulator A can be stored in any one of the registers. Memory load and store operations are implemented as register indirect. Those operations need three memory accesses: fetch the instruction, read the register content for the address, and finally load from memory into A or a store $\mathrm{A}$ in the memory. Register indirect load executes therefore in 3 clock cycles and an indirect store in 2 clock cycles.

Table 2 lists all ALU operations, including addition, subtraction, and logic operations. For an 8-bit architecture it is also useful to support addition with carry and subtraction with borrow for arithmetic on larger numbers. With careful coding these additional operations are almost for free (by adding one lower bit to the adder, setting one input to 1 and using the carry flag as second input). Furthermore, current FPGAs have an dedicated Xor gate in front of the LUT, so that an adder can also be used as subtractor (when using the additional input bit as well.).

Furthermore, three logic operations and a bypass operation for a load instruction are available. Again, we could be very minimalistic to support only a single inverting logic function, such as nand. However, implementation of these base operations is very cheap in an FPGA.

计算机系统结构代考

电子工程代写|计算机系统结构代写Computer Systems Architecture代考|The Lipsi Design

Lipsi 是一个 8 位处理器，组织为一个累加器机器，并且围绕 FPGA 特定的块 RAM 进行了设计和优化。设计的重点是仅使用单个块 RAM。

不同的 FPGA 系列包含不同组织和不同大小的片上存储器，也称为块 RAM。当前的最小块 RAM2大小为 4096 位（或 512 字节），具有独立的读写端口。Lipsi 是最纯粹的 8 位处理器。因此，我们可以将该内存中的 256 个字节用作指令，将 256 个字节用作寄存器和数据。我们将内存的下半部分用于程序，因为地址寄存器上电为零以获取第一条指令。

将单个块 RAM 用于指令和数据意味着该存储器在取指和数据读取之间是时间共享的。因此，Lipsi 是一种顺序架构，而不是流水线架构。

大多数指令在两个时钟周期内执行：一个用于取指，另一个用于数据访问和 ALU 操作。由于 FPGA 中的片上存储器通常具有独立的读写端口，因此存储指令可以在单个周期内执行。

大多数指令都是单字节的。只有立即数和分支指令包含立即数或分支目标的第二个字节。

电子工程代写|计算机系统结构代写Computer Systems Architecture代考|The Instruction Set

Lipsi 的指令集包括带有寄存器和立即操作数的 ALU 指令、累加器存储、寄存器间接加载和存储、无条件和条件分支、函数调用的分支和链接以及移位操作。指令长度为一或两个字节。

表 1 显示了 Lipsi 的所有指令及其编码。A代表累加器，FALU 函数，PC 程序计数器，米[]内存中，我是 0 到 15 范围内的重新注册号，n 是立即数，一个 8 位地址，在输入/输出设备中。由于 Lipsi 是一个累加器机器，所有操作（无条件分支除外）都涉及累加器寄存器 A。此外，我们使用附加寄存器的概念，即数据存储器中的前 16 个字节。Lipsi 使用这些寄存器和立即值实现 ALU 操作。累加器A可以存储在任何一个寄存器中。内存加载和存储操作是作为寄存器间接实现的。这些操作需要三个内存访问：获取指令，读取地址的寄存器内容，最后从内存加载到 A 或存储一个在记忆中。因此，寄存器间接加载在 3 个时钟周期内执行，间接存储在 2 个时钟周期内执行。

表 2 列出了所有 ALU 运算，包括加法、减法和逻辑运算。对于 8 位架构，支持带进位的加法和带借位的减法也很有用，以便对较大的数进行算术运算。通过仔细编码，这些额外的操作几乎是免费的（通过将一个低位添加到加法器，将一个输入设置为 1 并将进位标志用作第二个输入）。此外，当前的 FPGA 在 LUT 前面有一个专用的 Xor 门，因此加法器也可以用作减法器（在使用附加输入位时也是如此）。

此外，加载指令的三个逻辑操作和旁路操作是可用的。同样，我们可以非常简约地仅支持单个反相逻辑功能，例如 nand。然而，这些基本操作的实现在 FPGA 中非常便宜。

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金融工程代写

金融工程是使用数学技术来解决金融问题。金融工程使用计算机科学、统计学、经济学和应用数学领域的工具和知识来解决当前的金融问题，以及设计新的和创新的金融产品。

非参数统计代写

非参数统计指的是一种统计方法，其中不假设数据来自于由少数参数决定的规定模型；这种模型的例子包括正态分布模型和线性回归模型。

广义线性模型代考

广义线性模型（GLM）归属统计学领域，是一种应用灵活的线性回归模型。该模型允许因变量的偏差分布有除了正态分布之外的其它分布。

术语 广义线性模型（GLM）通常是指给定连续和/或分类预测因素的连续响应变量的常规线性回归模型。它包括多元线性回归，以及方差分析和方差分析（仅含固定效应）。

有限元方法代写

有限元方法（FEM）是一种流行的方法，用于数值解决工程和数学建模中出现的微分方程。典型的问题领域包括结构分析、传热、流体流动、质量运输和电磁势等传统领域。

有限元是一种通用的数值方法，用于解决两个或三个空间变量的偏微分方程（即一些边界值问题）。为了解决一个问题，有限元将一个大系统细分为更小、更简单的部分，称为有限元。这是通过在空间维度上的特定空间离散化来实现的，它是通过构建对象的网格来实现的：用于求解的数值域，它有有限数量的点。边界值问题的有限元方法表述最终导致一个代数方程组。该方法在域上对未知函数进行逼近。[1] 然后将模拟这些有限元的简单方程组合成一个更大的方程系统，以模拟整个问题。然后，有限元通过变化微积分使相关的误差函数最小化来逼近一个解决方案。

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随机微积分是数学的一个分支，对随机过程进行操作。它允许为随机过程的积分定义一个关于随机过程的一致的积分理论。这个领域是由日本数学家伊藤清在第二次世界大战期间创建并开始的。

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随机过程，是依赖于参数的一组随机变量的全体，参数通常是时间。 随机变量是随机现象的数量表现，其时间序列是一组按照时间发生先后顺序进行排列的数据点序列。通常一组时间序列的时间间隔为一恒定值（如1秒，5分钟，12小时，7天，1年），因此时间序列可以作为离散时间数据进行分析处理。研究时间序列数据的意义在于现实中，往往需要研究某个事物其随时间发展变化的规律。这就需要通过研究该事物过去发展的历史记录，以得到其自身发展的规律。

回归分析代写

多元回归分析渐进（Multiple Regression Analysis Asymptotics）属于计量经济学领域，主要是一种数学上的统计分析方法，可以分析复杂情况下各影响因素的数学关系，在自然科学、社会和经济学等多个领域内应用广泛。

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