计算机组成原理-汇编语言程序设计.pdf

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1、欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！计算机组成原理实验 计算机组成原理实验 实验报告 （实验二）学 院 名 称：数据科学与计算机学院 专业（班级）：学 生 姓 名：学号 时间：2019 年 10 月 19 日 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！计算机组成原理实验 成 绩:实验二：MIPS汇编语言程序设计实验 一.实验目的 1.初步认识和掌握 MIPS 汇编语言程序设计的基本方法；2.熟悉 QEMU 模拟器和 GNU/Linux 下 x86-MIPS 交叉编译环境的使用。二.实验

2、内容 我的题目为31%4+1，第四题。【密码】编写一个程序，先从键盘输入一个字符串（有英文字母，可能也有数字），然后显示其中数字符的个数、英文字母的个数和字符串的长度；字符串中不能有空格，若有 将其删除，并将改变后的字符串按相反的顺序显示出来；输入第二个字符串，然后将输入的 字符串与前面处理后的字符串比较是否相同，若相同，输出“Password Right!”，否则输 出“Password Error!”。三.实验器材 PC机一台，装有Linux操作系统的虚拟机一套，QEMU模拟器软件一套，GNU跨平台交叉编译环境一套。四.实验过程与结果 说明：根据需要书写相关内容，如：程序流程图、设计的思想

3、与方法、分析、实验步骤和实验结果及分析等。1、程序流程图 首先，遍历输入字符串并记录字符串长度，字母个数，数字个数，并把非空格字符存到分配好的空间。欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！计算机组成原理实验 然后，逆转字符串并再存入另一个空间。随后再读入一个字符串，判断两者是否相等。如果相等就输出Password Right!，否则输出Password Error!2、可能用到的指令 lb/lh/lw:从存储器中读取一个byte/half word/word的数据到寄存器中.如lb$1,0($2)sb/sh/sw:把一个byte/half

4、word/word的数据从寄存器存储到存储器中.如 sb$1,0($2)add/addu:把两个定点寄存器的内容相加add$1,$2,$3($1=$2+$3);u为不带符号加。addi/addiu:把一个寄存器的内容加上一个立即数add$1,$2,#3($1=$2+3);u为不带符号加。sub/subu：把两个定点寄存器的内容相减。欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！计算机组成原理实验 and/andi:与运算，两个寄存器中的内容相与and$1,$2,$3($1=$2&$3);i为立即数。or/ori:或运算。xor/xori:异或运算

5、。beq/beqz/benz/bne:条件转移eq相等，z零，ne不等。j/jr/jal/jalr:j直接跳转；jr使用寄存器跳转；slt/slti/sltui:如果$2的值小于$3，那么设置$1的值为1,否则设置$1的值为0。slt$1,$2,$3。mov/movz/movn:复制，n为负，z为零。mov$1,$2;movz$1,$2,$3($3为零则复制$2到$1)。本实验主要涉及字符串和字符的操作，此外还涉及到计数。所以一般使用lb/sb和lw/sw来解决寄存器存储数据空间不足的情况。本实验涉及判断单个字符的类型，需要用到大小比较。我使用slt/slti和beq/beqz/benz/bn

6、e来跳转。另外，必须用到的还有加减法、寄存器赋值、逻辑运算等指令。3、设计流程 首先我们为输入字符串和操作后的字符串分配内存空间，分配：origin_str:.space 1000#原始输入字符串 nospace_str:.space 1000#去除空格后的字符串 reversed_str:.space 1000#翻转后的字符串 然后分配存储计数的整形变量的内存空间：str_len:.word 0#字符串长度 num_let:.word 0#字母字符数量 num_dig:.word 0#数字字符数量 打印特定的字符串使用syscall 4，预设一些可能用到的asciiz字符串。输入字符串使用s

7、yscall 8，需要把目的地址放入寄存器，如下：la$a0,str li$a1,100 li$v0,8 syscall 遍历字符串取字符的操作可以使用不断自增当前地址+寻址的方式进行：loop:lb$t2,($t0)add$t0,$t0,1#$t0 地址加一 j loop 题目涉及连续判断的条件。判断大于和小于都可以通过slti和slt来进行，只需要颠倒寄存器的位置即可。对连续判断条件，可以分别计算并作逻辑运算，例如，判断字符是不是数字：欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！计算机组成原理实验 slti$t6,$t2,58#$t29+1

8、 时置位 slti$t7,$t2,48#$t20时置位 nor$t7,$zero,$t7#$t7 取反 and$t6,$t6,$t7#$t6=0=$t2=9 beq$t6,1,adddigit 需要一个取反操作，或者把48放入寄存器中。类似的，判断是不是字母，是不是空格也使用类似的方法。循环过程中进行存数操作，每次存一个字节然后地址增加一个字节。save1:sb$t2,($t5)addi$t5,$t5,1 j judge 遍历结束后，使用另一块空间把字符串作逆转，使用C代码的指针实现如下。char*p1=str;char*p2=reversed_str+length-1;while(*p1!=

9、0)*p2=*p1;p2-;p1+;指针可以直接用地址代替，使用MIPS汇编实现如下：reverse:la$t0,nospace_str la$t1,reversed_str add$t2,$t3,$t4#$t2=nospace_str 字符串的有效长度#做一个 t2 次的循环，不断存字节使(reversed_str+$t2-i-1)=i(nospace_str)add$t1,$t1,$t2 addi$t1,$t1,-1 li$t3,0 loop:beq$t3,$t2,Retype add$t4,$t3,$t0 lb$t5,($t4)sub$t6,$t1,$t3 sb$t5,($t6)addi

10、$t3,1 j loop 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！计算机组成原理实验 图1 输入正确时的程序输出 图2 输入错误时的程序输出 可以看到基础的功能都得到实现，尝试在 x86 环境下汇编链接代码并生成 MIPS 可执行文件，随后使用 QEMU 来运行。QEMU和PCSPIM的不同点在于使用的是linux内核调用，所以与syscall相关的代码必须得到修改。此外，由于写整数的接口无法使用，我们需要自己实现一个把整数转换为字符串的函数，用于

11、打印该整数。基本思路还是把整数不断除10，把余数放入对应的地址，如下：#打印一个整数的代码,整数保存在 t1 中,返回地址保存在 ra 中 Printint:#先确定该整数长度 la$t0,int_str li$t2,10 li$t4,0 move$t3,$t1 get_int_len:div$t3,$t2#除 10 mflo$t3 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！计算机组成原理实验 add$t4,$t4,1 bnez$t3,get_int_len add$t5,$t0,$t4 sb$zero,($t5)#置末尾为 0 addi$t

12、4,$t4,-1 assign:blt$t1,$t2,saveint#如果 t1 小于 10 div$t1,$t2#除 10 mflo$t1#商 mfhi$t3#余数 addi$t3,$t3,48#acsii 码 add$t5,$t0,$t4#t5 为存字节的地址 sb$t3,($t5)#存数 addi$t4,$t4,-1#调整地址 j assign#循环 saveint:addi$t1,$t1,48#acsii 码 add$t5,$t0,$t4#t5 为存字节的地址 sb$t1,($t5)#存数 printStr:li$a0,1 la$a1,int_str li$a2,100 li$v0,4

13、004 syscall jr$ra 这样我们用jal调用它时，就可以直接打印出$t1中的整数了。自此程序设计环节完成。4、实验测试结果与分析 尝试在linux虚拟机上运行这段程序的MIPS可执行文件，并使用不同的输入例来寻找程序的不足。基础输入例 使用例子中的输入，查看到输出如下：欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！计算机组成原理实验 图3 QEMU的执行结果1 符合我们的预期，再尝试一下其他的测试例。长度不同的输入例 查看到输出如下：图4 QEMU的执行结果2 长度相同字符不同的输入例 查看到输出如下：图5 QEMU的执行结果3 全都

14、是空格的输入例 输出如下：图6 QEMU的执行结果4 可见程序已经能够实现我们题目中给定的逻辑，并能应对一些特殊情况。欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！计算机组成原理实验 endl:.asciiz n str_len:.word 0#字符串长度 num_let:.word 0#字母字符数量 num_dig:.word 0#数字字符数量 .text .global main main:li$v0,4004 li$a0,1 la$a1,input

15、#提示输入字符串 li$a2,14 syscall li$a0,0 la$a1,origin_str#a0=原始字符串地址 li$a2,900 li$v0,4003 syscall la$t0,origin_str#使用寄存器保存三个计数 li$t1,0 li$t3,0 li$t4,0 la$t5,nospace_str 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！计算机组成原理实验#循环，计数字符串长度，字母和数字个数#并把除空格以外的字符录入nospace_str count:lb$t2,($t0)beq$t2,0,endcount#结束c

16、ount循环 li$t6,32 bne$t6,$t2,save1#$t2!=时存字符到nospace_str judge:add$t0,$t0,1#$t0地址加一 add$t1,$t1,1#字符串长度加一 slti$t6,$t2,58#$t29+1时置位 slti$t7,$t2,48#$t20时置位 nor$t7,$zero,$t7#$t7取反 and$t6,$t6,$t7#$t6=0=$t2=9 beq$t6,1,adddigit slti$t6,$t2,91#$t2Z+1时置位 slti$t7,$t2,65#$t2A时置位 nor$t7,$zero,$t7#$t7取反 and$t6,$t6

17、,$t7#$t6=A=$t2=Z beq$t6,1,addletter slti$t6,$t2,123#$t2z+1时置位 slti$t7,$t2,97#$t2a时置位 nor$t7,$zero,$t7#$t7取反 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！计算机组成原理实验 and$t6,$t6,$t7#$t6=A=$t2=Z beq$t6,1,addletter j count save1:#存数 sb$t2,($t5)addi$t5,$t5,1 j judge adddigit:#数字字符计数加一 add$t3,$t3,1 j coun

18、t addletter:#字母字符计数加一 add$t4,$t4,1 j count#打印一个整数的代码,整数保存在t1中,返回地址保存在ra中 Printint:#先确定该整数长度 la$t0,int_str li$t2,10 li$t4,0 move$t3,$t1 get_int_len:div$t3,$t2#除10 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！计算机组成原理实验 mflo$t3 add$t4,$t4,1 bnez$t3,get_int_len add$t5,$t0,$t4 sb$zero,($t5)#置末尾为0 addi$

19、t4,$t4,-1 assign:blt$t1,$t2,saveint#如果t1小于10 div$t1,$t2#除10 mflo$t1#商 mfhi$t3#余数 addi$t3,$t3,48#acsii码 add$t5,$t0,$t4#t5为存字节的地址 sb$t3,($t5)#存数 addi$t4,$t4,-1#调整地址 j assign#循环 saveint:addi$t1,$t1,48#acsii码 add$t5,$t0,$t4#t5为存字节的地址 sb$t1,($t5)#存数 printStr:li$a0,1 la$a1,int_str li$a2,100 li$v0,4004 sys

20、call jr$ra 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！计算机组成原理实验 endcount:la$t0,str_len addi$t1,$t1,-1#输入的origin_str最后一个字符为n，所以长度要减一 sw$t1,($t0)la$t0,num_let sw$t3,($t0)la$t0,num_dig sw$t4,($t0)li$v0,4004#打印stringlength的一行 li$a0,1 la$a1,stringlength li$a2,15 syscall la$t0,str_len lw$t1,($t0)jal P

21、rintint li$v0,4004 li$a0,1 la$a1,endl li$a2,1 syscall li$v0,4004#打印letternum的一行 li$a0,1 la$a1,letternum 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！计算机组成原理实验 li$a2,19 syscall#打印整形 la$t0,num_let lw$t1,($t0)jal Printint li$v0,4004 li$a0,1 la$a1,endl li$a2,1 syscall li$v0,4004#打印digitnum的一行 li$a0,1

22、la$a1,digitnum li$a2,18 syscall#打印整形 la$t0,num_dig lw$t1,($t0)jal Printint li$v0,4004 li$a0,1 la$a1,endl li$a2,1 syscall reverse:#逆向字符串 la$t0,num_let 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！计算机组成原理实验 lw$t3,($t0)la$t0,num_dig lw$t4,($t0)la$t0,nospace_str la$t1,reversed_str add$t2,$t3,$t4#$t2=n

23、ospace_str字符串的有效长度#做一个t2次的循环，不断存字节使(reversed_str+$t2-i-1)=i(nospace_str)add$t1,$t1,$t2 addi$t1,$t1,-1 li$t3,0 loop:#循环，直到到达有效长度 beq$t3,$t2,Retype add$t4,$t3,$t0 lb$t5,($t4)sub$t6,$t1,$t3 sb$t5,($t6)addi$t3,1 j loop Retype:#打印reversed_str的一行，并请求重新输入 li$v0,4004 li$a0,1 la$a1,reversedstr li$a2,17 sysca

24、ll li$v0,4004 li$a0,1 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！计算机组成原理实验 la$a1,reversed_str li$a2,100 syscall li$v0,4004 li$a0,1 la$a1,endl li$a2,1 syscall li$v0,4004 li$a0,1 la$a1,retype li$a2,8 syscall#再次获取输入 li$a0,0 la$a1,origin_str li$a2,900 li$v0,4003 syscall la$t0,origin_str li$t1,0 li$t

25、2,10#代表字符n getlen:#获取新字符串长度 lb$t3,($t0)欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！计算机组成原理实验 beq$t2,$t3,length_equal#到达换行符时停止 add$t1,$t1,1 add$t0,$t0,1 j getlen length_equal:#判断长度是否相等 la$t0,num_let lw$t2,($t0)la$t0,num_dig lw$t3,($t0)add$t2,$t2,$t3 bne$t1,$t2,not_equal#不相等则跳转到not_equal la$t0,orig

26、in_str la$t1,reversed_str li$t3,0 if_equal:#长度相等则判断字符是否相等 beq$t2,$t3,equal#都相等就跳转到equal lb$t4,($t0)lb$t5,($t1)bne$t4,$t5,not_equal add$t0,$t0,1 add$t1,$t1,1 add$t3,$t3,1 j if_equal 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！计算机组成原理实验 not_equal:#输入error，结束程序 li$v0,4004 li$a0,1 la$a1,error li$a2,16 syscall j exit equal:#输入right，结束程序 li$v0,4004 li$a0,1 la$a1,right li$a2,16 syscall exit:li$v0,4001#退出 syscall#准备就绪，交付内核完成调用