A.1 实验一 MIPS指令系统和MIPS体系结构

A.1.1 实验目的

1.        了解和熟悉指令级模拟器。

2.        熟练掌握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。

A.1.2实验平台

实验平台采用指令级和流水线操作级模拟器MIPSsim。

环境的建立：见A.0。

A.1.3 实验内容和步骤

首先要阅读MIPSsim模拟器的使用方法（见附录B），然后了解MIPSsim的指令系统（见附录C）。

1.      启动MIPSsim（用鼠标双击MIPSsim.exe）。

2.      点击“配置”→“流水方式”，使模拟器工作在非流水方式下。

3.      阅读附录，熟悉MIPSsim模拟器的操作和使用方法。

可以先载入一个样例程序（在本模拟器所在的文件夹下的“样例程序”文件夹中），然后分别以单步执行一条指令、执行多条指令、连续执行、设置断点等的方式运行程序，观察程序的执行情况，观察CPU中寄存器和存储器的内容的变化。

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（起始地址为0x00000100）。

5.      查看“寄存器”窗口PC寄存器的值：[PC]= 0x               。

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0x               ，是一条    （有，无）符号载入      （字节，半字，字）指令。

（3）单步执行1条指令（F7）。

（4）查看R1的值，[R1]= 0x                              。

（5）下一条指令地址为0x               ，是一条    （有，无）符号载入      （字，半字，字）指令。

（6）单步执行1条指令。

（7）查看R1的值，[R1]=0x              。

（8）下一条指令地址为0x               ，是一条    （有，无）符号载入      （字，半字，字）指令。

（9）单步执行1条指令。

（10）        查看R1的值，[R1]= 0x                              。

（11）   单步执行1条指令。

（12）   下一条指令地址为0x               ，是一条保存      （字，半字，字）指令。

（13）   单步执行1条指令。

（14）   查看内存BUFFER处字的值，值为0x                              。

7.      执行算术运算类指令。步骤如下：

(1)   双击“寄存器”窗口里的R1，将其值修改为2。

(2)   双击“寄存器”窗口里的R2，将其值修改为3。

(3)   单步执行1条指令。

(4)   下一条指令地址为0x                  ，是一条加法指令。

(5)   单步执行1条指令。

(6)   查看R3的值，[R3]= 0x                              。

(7)   下一条指令地址为0x                  ，是一条乘法指令。

(8)   单步执行1条指令。

(9)   查看LO、HI的值，[LO]= 0x                 ，[HI]=0x                 。

8.      执行逻辑运算类指令。步骤如下：

(1)   双击“寄存器”窗口里的R1，将其值修改为0xFFFF0000。

(2)   双击“寄存器”窗口里的R2，将其值修改为0xFF00FF00。

(3)   单步执行1条指令。

(4)   下一条指令地址为0x                  ，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1条指令。

(6)   查看R3的值，[R3]= 0x                              。

(7)   下一条指令地址为：0x                  ，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1条指令。

(9)   查看R3的值，[R3]= 0x                              。

9.      执行控制转移类指令。步骤如下：

(1)   双击“寄存器”窗口里的R1，将其值修改为2。

(2)   双击“寄存器”窗口里的R2，将其值修改为2。

(3)   单步执行1条指令。

(4)   下一条指令地址为0x               ，是一条BEQ指令，其测试条件是：          ，目标地址为0x                。

(5)   单步执行1条指令。

(6)   查看PC的值，[PC]=0x               ，表明分支          （成功，失败）。

(7)   下一条指令地址是一条BGEZ指令，其测试条件是          ，目标地址为0x                。

(8)   单步执行1条指令。

(9)   查看PC的值，[PC]=0x               ，表明分支          （成功，失败）。

(10)下一条指令地址是一条BGEZAL指令，其测试条件是          ，目标地址为0x                。

(11)单步执行1条指令。

(12)查看PC的值，[PC]=0x               ，表明分支          （成功，失败）；查看R31的值，[R31]= 0x                              。

(13)单步执行1条指令。

(14)查看R1的值，[R1]=0x                              。

(15)下一条指令地址为0x                ，是一条JALR指令，保存目标地址的寄存器为R     ，保存返回地址的目标寄存器为R     。

(16)单步执行1条指令。

(17)查看PC和R3的值，[PC]=0x               ，

[R3]= 0x                              。