微机原理实验报告25612.pdf

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1、微机原理实验报告 实验名称：MIPS 汇编程序设计 院系：电信学院 班级：姓名：指导老师：一、实验目的：1.熟悉 MIPS 汇编程序开发环境，学习使用 Qtstim 工具。知道如何查看内存空间分配。2.了解 C 语言语句与汇编指令之间的关系。3.掌握 MIPS 汇编程序设计，掌握 QTSPIM 的调试技术。4.了解 MIPS 汇编语言与机器语言之间的对应关系。5.熟悉常见的 MIPS 汇编指令 6.掌握程序的内存映像。二、实验内容 1.用汇编程序实现以下伪代码：要求使用移位指令实现乘除法运算。Int main()Int K,Y;Int Z50;Y=56;For(k=0;k50;K+)Zk=Y-

2、16*(k/4+210);三、程序设计及分析 语言分析：有两个变量是 int 型，一个数组型；还有一个循环执行过程。2.汇编程序实现分析：首先需要定义用户数据段，获得一个内存空间作为数组空间。再选定几个寄存器作为 K，Y 以及输出，其中输出输出和 Y 可以合用一个寄存器。3.设计思路：分配完空间地址后，最重要的是完成循环控制。循环控制有两个思路：可以是先判断后循环；或者是先循环后判断 即如图 否 否 是 是 slti$t2,$t0,50#判断 k 是否于 50 beq$t2,$t3（$t2=1 循环，否则结束。）四、程序实现及调试分析 1.汇编程序代码实现：开始 赋值 计算 K=k+1 K50

3、 结束 开始 赋值 K50 计算 K=k+1 结束 slti$t2,$t0,50#判断 k 是否小于 50，beq$t2,$0，#是则结束 方法一.data#定义用户数据段 z:.space 200#数组为 int 型，大小为 50，所以占内存 4*50 str:.asciiz#输出结果之间的空隙.text main:la$s0,z#$s0#为数组在 z li$t0,0#$s1#代表 k 计数，初始值为 0 li$t1,56#$t2#代表 Y，初值为 56 loop:slti$t2,$t0,50#判断 k 是否于 50 beq$t2,$0,done#当 k 大于等于 50,跳转结束 srl$t

4、3,$t0,2#k/4 addi$t3,$t3,210#k/4+210 sll$t3,$t3,4#16*(k/4+210)sub$t3,$t1,$t3#y-16*(k/4+210)sw$t3,0($s0)#写进 zk li$v0,1#输出 addi$a0,$s0,0 syscall li$v0,4#输出间隔 la$a0,str syscall addi$s0,$s0,4#地址移一位 addi$t0,$t0,1#k 加 1 j loop#循环 done:li$v0,10 syscall 2.调试过程 1.编写程序：详细见代码 2.装载程序 选择 file，选择 Reinitialize and

5、Load File，把写好的文件导入QtSpim。3.如果没有错误，便运行。点击上图的小三角 运行之后点击不同的窗口便可得到我们想要的结果。具体详细结果如下图 内存占用情况映像 分析：由图可知数组地址从 0Xfffff3180Xfffff258;每行有四个是一样的，总共 50 个地址。这是因为数组含有 50 个元素，而 int 型数据占 4 个字节空间，字对齐方式，所以连续四个地址是相同的 而且有上表也可以得出 Qpstim 仿真器是按大字节序 数据段内存映像 表格如下（数值都采用 16 进制）内存地址（16 进制）变量名 值 内存地址（16 进制）变量名 值 fffff318 Z0 2 ff

6、fff2b8 Z25 2 fffff318 Z1 6 fffff2b8 Z26 6 fffff318 Z2 0 fffff2b8 Z27 0 fffff318 Z3 4 fffff2a8 Z28 4 fffff308 Z4 8 fffff2a8 Z29 8 fffff308 Z5 2 fffff2a8 Z30 2 fffff308 Z6 6 fffff2a8 Z31 6 点击 Window 选择 console 得下图 运行结果显示 fffff308 Z7 0 fffff298 Z32 0 fffff2f8 Z8 4 fffff298 Z33 4 fffff2f8 Z9 8 fffff298

7、Z34 8 fffff2f8 Z10 2 fffff298 Z35 2 fffff2f8 Z11 6 fffff288 Z36 6 fffff2e8 Z12 0 fffff288 Z37 0 fffff2e8 Z13 4 fffff288 Z38 4 fffff2e8 Z14 8 fffff288 Z39 8 fffff2e8 Z15 2 fffff278 Z40 2 fffff2d8 Z16 6 fffff278 Z41 6 fffff2d8 Z17 0 fffff278 Z42 0 fffff2d8 Z18 4 fffff278 Z43 4 fffff2d8 Z19 8 fffff268

8、Z44 8 fffff2c8 Z20 2 fffff268 Z45 2 fffff2c8 Z21 6 fffff268 Z46 6 fffff2c8 Z22 0 fffff268 Z47 0 fffff2c8 Z23 4 fffff258 Z48 4 fffff2b8 Z24 8 fffff258 Z49 8 代码段内存映像 地址 机器码 汇编指令 00400014 0c100009 jal 0 x00400024 main 00400018 00000000 nop 0040001c 3402000a ori$2,$0,10 00400020 0000000c syscall 0040002

9、4 3c101001 lui$16,4097 z 00400028 ori$8,$0,0 0040002c ori$9,$0,56 00400030 290a0032 slti$10,$8,50 00400034 beq$10,$0,64 done-0 x00400034 00400038 00085882 srl$11,$8,2 0040003c 216b00d2 addi$11,$11,210 00400040 000b5900 sll$11,$11,4 00400044 012b5822 sub$11,$9,$11 00400048 ae0b0000 sw$11,0($16)004000

10、4c ori$2,$0,1 00400050 addi$4,$16,0 00400054 0000000c syscall 00400058 ori$2,$0,4 地址 机器码 汇编指令 0040005c 3c011001 lui$1,4097 str 00400060 342400c8 ori$4,$1,200 str 00400064 0000000c syscall 00400068 addi$16,$16,4 0040006c addi$8,$8,1 00400070 0810000c j 0 x00400030 loop 00400074 3402000a ori$2,$0,10 0

11、0400078 0000000c syscall 0001d821 addu$27,$0,$1 3c019000 lui$1,-28672 ac220200 sw$2,512($1)8000018c 3c019000 lui$1,-28672 ac240204 sw$4,516($1)401a6800 mfc0$26,$13 001a2082 srl$4,$26,2 8000019c 3084001f andi$4,$4,31 800001a0 ori$2,$0,4 800001a4 3c049000 lui$4,-28672 _m1_ 800001a8 0000000c syscall 80

12、0001ac ori$2,$0,1 800001b0 001a2082 srl$4,$26,2 800001b4 3084001f andi$4,$4,31 800001b8 0000000c syscall 800001bc ori$2,$0,4 800001c0 3344003c andi$4,$26,60 800001c4 3c019000 lui$1,-28672 800001c8 00240821 addu$1,$1,$4 800001cc 8c240180 lw$4,384($1)800001d0 00000000 nop 800001d4 0000000c syscall 800

13、001d8 ori$1,$0,24 800001dc 143a0008 bne$1,$26,32 ok_pc-0 x800001dc 800001e0 00000000 nop 800001e4 mfc0$4,$14 800001e8 andi$4,$4,3 800001ec beq$0,$4,16 ok_pc-0 x800001ec 800001f0 00000000 nop 800001f4 3402000a ori$2,$0,10 800001f8 0000000c syscall 800001fc ori$2,$0,4 3c019000 lui$1,-28672 _m2_ 地址 机器码

14、 汇编指令 3424000d ori$4,$1,13 _m2_ 0000000c syscall 8000020c 001a2082 srl$4,$26,2 3084001f andi$4,$4,31 bne$0,$4,8 ret-0 x 00000000 nop 8000021c 401a7000 mfc0$26,$14 275a0004 addiu$26,$26,4 409a7000 mtc0$26,$14 3c019000 lui$1,-28672 8000022c 8c220200 lw$2,512($1)3c019000 lui$1,-28672 8c240204 lw$4,516(

15、$1)001b0821 addu$1,$0,$27 8000023c mtc0$0,$13 401a6000 mfc0$26,$12 375a0001 ori$26,$26,1 409a6000 mtc0$26,$12 8000024c eret 仿真器在真正的用户代码段内增加了部分代码以实现程序运行控制，用户代码都必须存储在地址为 0 x004000000 x00440000 的范围之内。用户代码段将每一行代码的地址，及其对应的机器码都显示给用户，为方便查看，还给出了反汇编得到的汇编指令，而且在注释中显示了用户编写的源代码。通过地址部分信息，我们知道每一行代码的地址都是前一行代码地址+4，即

16、 PC+4，机器指令。实验总结 1.本次试验让我对汇编程序的编写以及原理有力深刻的了解。还有语法规范。书写技巧，如何对书写的程序一目了然，层次清晰，还有养成多写注释习惯，既清晰自己的思路，还有助于别人的阅读。2.由于汇编与 C 语言有较大的差别，所以刚开始编写非常不适应，编写程序不熟练，后面就好了一些。首先要全局观，对各个寄存器所代表的意义要清晰；还要对程序执行过程了如指掌，尤其是跳转部分，跳转条件，是相等跳转，还是不相等跳转，是先循环在判断还是先循环后判断。3.基本掌握了 Qtspim 软件的应用和程序的调试工作，并更深刻地理解了汇编语言中机器指令的执行方法。对各个窗口以及一些常用的菜单各个数据段的含义做到了一一熟悉了解。还有基本掌握了内存的分配区间。4.还有最重要的是多练习。虽然基本上现在的这些程序都能做到看懂，但是一遇到让自己写的时候还是有许多艰难的，熟能生巧嘛。