3MIPS指令系统和MIPS体系结构

计算机组成原理实验报告学院（系）：软件学院专业：软件工程班级：大数据2班学号：1415925131姓名：王经伟2016年11月16日实验3MIPS指令系统和MIPS体系结构一.实验目的（1）了解和熟悉指令级模拟器（2）熟悉掌握MIPSsim模拟器的操作和使用方法（3）熟悉MIPS指令系统及其特点，加深对MIPS指令操作语义的理解（4）熟悉MIPS体系结构二.实验内容和步骤首先要阅读MIPSsim模拟器的使用方法，然后了解MIPSsim的指令系统。（1）、启动MIPSsim。（2）、选择“配置”-“流水方式”选项，使模拟器工作在非流水方式。（3）、参照使用说明，熟悉MIPSsim模拟器的操作和使用方法。（4）、选择“文件”-“载入程序”选项，加载样例程序alltest.asm，然后查看“代码”窗口，查看程序所在的位置。（5）、查看“寄存器”窗口PC寄存器的值：[PC]=。（6）、执行load和store指令，步骤如下：1)单步执行一条指令（F7）。2)下一条指令地址为，是一条(有，无)符号载入(字节，半字，字)指令。3)单步执行一条指令（F7）。4)查看R1的值，[R1]=。5)下一条指令地址为，是一条(有，无)符号载入(字节，半字，字)指令。6)单步执行1条指令。7)查看R1的值，[R1]=。8)下一条指令地址为，是一条(有，无)符号载入(字节，半字，字)指令。9)单步执行1条指令。10)查看R1的值，[R1]=。11)单步执行1条指令。12)下一条指令地址为，是一条保存(字节，半字，字)指令。13）单步执行一条指令。14）查看内存BUFFER处字的值，值为。(7)、执行算术运算类指令。步骤如下：1）双击“寄存器”窗口中的R1，将其值修改为2。2）双击“寄存器”窗口中的R2，将其值修改为3。3）单步执行一条指令。4）下一条指令地址为，是一条加法指令。5）单步执行一条指令。6）查看R3的值，[R3]=。7）下一条指令地址为，是一条乘法指令。8）单步执行一条指令。9）查看LO、HI的值，[LO]=，[HI]=。(8)、执行逻辑运算类指令。步骤如下：1）双击“寄存器”窗口中的R1，将其值修改为0XFFFF0000。2）双击“寄存器”窗口中的R2，将其值修改为0XFF00FF00。3）单步执行一条指令。4）下一条指令地址为，是一条逻辑与运算指令，第二个操作数寻址方式是（寄存器直接寻址，立即数寻址）。5）单步执行一条指令。6）查看R3的值，[R3]=。7）下一条指令地址为，是一条逻辑或指令，第二个操作数寻址方式是（寄存器直接寻址，立即数寻址）。8）单步执行一条指令。9）查看R3的值，[R3]=。(9)、执行控制转移类指令。步骤如下：1）双击“寄存器”窗口中R1，将其值修改为2。2）双击“寄存器”窗口中R2，将其值修改为2。3）单步执行一条指令。4）下一条指令地址为，是一条BEQ指令,其测试条件是。5)单步执行1条指令。6)查看PC的值，[PC]=，表明分支（成功，失败）。7)一条指令是一条BGEZ指令，其测试条件是，目标地址为。8)单步执行1条指令。9)查看PC的值，[PC]=，表明分支(成功，失败）。10)下一条指令是一条BGEZAL指令，其测试条件是，目标地址为。11)单步执行1条指令。12)查看PC的值，[PC]=，表明分支（成功，失败）；查看R31的值，[R31]=。13)单步执行1条指令。14）查看R1的值，[R1]=。15）下一条指令地址为，是一条JALR指令，保存目标地址的寄存器为R1，保存返回地址的目标寄存器为R3。16）单步执行1条指令。17）查看PC和R3的值，[PC]=，[R3]=。三、实验结果分析四.实验心得二.实验内容和步骤首先要阅读MIPSsim模拟器的使用方法，然后了解MIPSsim的指令系统。（1）、启动MIPSsim。（2）、选择“配置”-“流水方式”选项，使模拟器工作在非流水方式。（3）、参照使用说明，熟悉MIPSsim模拟器的操作和使用方法。（4）、选择“文件”-“载入程序”选项，加载样例程序alltest.asm，然后查看“代码”窗口，查看程序所在的位置。刚开始的时候出现上图的错误，后来百度了一下，原来是该软件只能在32位的电脑上运行，原打算下个64位的MIPSsim,可是没有找到，就换了台电脑。（5）、查看“寄存器”窗口PC寄存器的值：[PC]=0X00000000。（6）、执行load和store指令，步骤如下：1)单步执行一条指令（F7）。2)下一条指令地址为0X00000004，是一条有(有，无)符号载入字节(字节，半字，字)指令。3)单步执行一条指令（F7）。4)查看R1的值，[R1]=-128和0XFFFFFFFFFFFFFF80。5)下一条指令地址为0X00000008，是一条无(有，无)符号载入字(字节，半字，字)指令。6)单步执行1条指令。7)查看R1的值，[R1]=128和0X0000000000000080。8)下一条指令地址为0X0000000C，是一条无(有，无)符号载入字节(字节，半字，字)指令。9)单步执行1条指令。10)查看R1的值，[R1]=128和0X0000000000000080。11)单步执行1条指令。12)下一条指令地址为0X00000014，是一条保存字(字节，半字，字)指令。13）单步执行一条指令。14）查看内存BUFFER处字的值，值为0X00000080。(7)、执行算术运算类指令。步骤如下：1）双击“寄存器”窗口中的R1，将其值修改为2。2）双击“寄存器”窗口中的R2，将其值修改为3。3）单步执行一条指令。4）下一条指令地址为0X00000020，是一条加法指令。5）单步执行一条指令。6）查看R3的值，[R3]=5。7）下一条指令地址为0X00000024，是一条乘法指令。8）单步执行一条指令。9）查看LO、HI的值，[LO]=0X0000000000000006，[HI]=0X0000000000000000。(8)、执行逻辑运算类指令。步骤如下：1）双击“寄存器”窗口中的R1，将其值修改为0XFFFF0000。2）双击“寄存器”窗口中的R2，将其值修改为0XFF00FF00。3）单步执行一条指令。4）下一条指令地址为0X00000030，是一条逻辑与运算指令，第二个操作数寻址方式是寄存器直接寻址（寄存器直接寻址，立即数寻址）。5）单步执行一条指令。6）查看R3的值，[R3]=4278190080和0X00000000FF000000。7）下一条指令地址为0X00000034，是一条逻辑或指令，第二个操作数寻址方式是立即数寻址（寄存器直接寻址，立即数寻址）。8）单步执行一条指令。9）查看R3的值，[R3]=0X0000000000000000。(9)、执行控制转移类指令。步骤如下：1）双击“寄存器”窗口中R1，将其值修改为2。2）双击“寄存器”窗口中R2，将其值修改为2。3）单步执行一条指令。4）下一条指令地址为0X00000040，是一条BEQ指令,其测试条件是两操作数相等。5)单步执行1条指令。6)查看PC的值，[PC]=0X0000004c，表明分支成功（成功，失败）。7)一条指令是一条BGEZ指令，其测试条件是=0，目标地址为0X00000058。8)单步执行1条指令。9)查看PC的值，[PC]=0X00000058，表明分支成功(成功，失败）。10)下一条指令是一条BGEZAL指令，其测试条件是=0，目标地址为0X00000064。11)单步执行1条指令。12)查看PC的值，[PC]=0X00000064，表明分支成功（成功，失败）；查看R31的值，[R31]=92和0X000000000000005c。13)单步执行1条指令。14）查看R1的值，[R1]=1160X0000000000000074。15）下一条指令地址为0X00000068，是一条JALR指令，保存目标地址的寄存器为R1，保存返回地址的目标寄存器为R3。16）单步执行1条指令。17）查看PC和R3的值，[PC]=0X00000074，[R3]=108和0X000000000000006c。四.实验心得MIPSsim模拟器的基础操作以及使用方法；单步执行，程序的载入，以及配置方式中的流水；熟悉MIPS指令系统；加深对MIPS指令操作语义的理解;并对代码区，寄存器进行了剖析，但是对时钟周期内存这部分理解的还不是很清晰；在以后的实验中解决；然后通过对对代码区中的符号指令进行了自我学习；以及对ARM进行了很好的温习；虽然可以按照实验的要求一步步的做出来，其实很迷茫，做完实验还是一脸的懵逼，不知道做的。刚开始加载样例程序alltest.asm的时候出现上图的错误，后来百度了一下，原来是该软件只能在32位的电脑上运行，原打算下个64位的MIPSsim,可是没有找到，最后只好找了台32位的电脑。buffer:就是缓冲区，用于暂时存储用户数据。（内存就是系统分配的一块存储区域，想存什么都可以。）寄存器是CPU内部用来存放数据的一些小型存储区域，用来暂时存放参与运算的数据和运算结果流水方式：从上到下先来后到先易后难大致意思就是说按顺序来