微机原理实验报告

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：某：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;IntZ50;Y=56;For(k=0;k50;K+) Zk=Y-16*(k/4+210);三、程序设计及分析1.C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开始开始赋值int K, Y ;int Z50 ;K=0;Y = 56;赋值int K, Y ;int Z50 ;K=0;Y = 56;计算ZK = Y - 16 * ( K / 4 + 210) ;K50计算ZK = Y - 16 * ( K / 4 + 210) ;K=k+1K50否K=k+1结束否是是slti $t2,$t0,50 #判断k是否小于50，beq $t2,$0，#是则结束 #否,循环结束slti $t2,$t0,50 #判断k是否于50beq $t2,$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：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*50str:.asciiz #输出结果之间的空隙.textmain:la $s0,z #$s0 #为数组在zli $t0,0 #$s1 #代表k计数，初始值为0li $t1,56 #$t2 #代表Y，初值为56loop:slti $t2,$t0,50 #判断k是否于50beq $t2,$0,done #当k大于等于50,跳转结束srl $t3,$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 $a0,$s0,0syscallli $v0,4 #输出间隔la $a0,strsyscalladdi $s0,$s0,4 #地址移一位addi $t0,$t0,1 #k加1 j loop #循环done: li $v0,10 syscall2.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 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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点击Window选择console得下图运行结果显示代码段内存映像地址 机器码 汇编指令00400014 0c100009jal 0x00400024 main 00400018 00000000nop 0040001c 3402000aori $2, $0, 1000400020 0000000csyscall00400024 3c101001lui $16, 4097 z00400028 34080000ori $8, $0, 00040002c 34090038ori $9, $0, 5600400030 290a0032slti $10, $8, 5000400034 11400010beq $10, $0, 64 done-0x0040003400400038 00085882srl $11, $8, 20040003c 216b00d2addi $11, $11, 21000400040 000b5900sll $11, $11, 400400044 012b5822sub $11, $9, $1100400048 ae0b0000sw $11, 0($16)0040004c 34020001ori $2, $0, 100400050 22040000addi $4, $16, 000400054 0000000csyscall00400058 34020004ori $2, $0, 4地址 机器码 汇编指令0040005c 3c011001lui $1, 4097 str00400060 342400c8ori $4, $1, 200 str 00400064 0000000csyscall00400068 22100004addi $16, $16, 40040006c 21080001addi $8, $8, 100400070 0810000cj 0x00400030 loop00400074 3402000aori $2, $0, 1000400078 0000000csyscall80000180 0001d821addu $27, $0, $180000184 3c019000lui $1, -2867280000188 ac220200sw $2, 512($1) 8000018c 3c019000lui $1, -2867280000190 ac240204sw $4, 516($1) 80000194 401a6800mfc0 $26, $1380000198 001a2082srl $4, $26, 28000019c 3084001fandi $4, $4, 31800001a0 34020004ori $2, $0, 4800001a4 3c049000lui $4, -28672 _m1_800001a8 0000000csyscall800001ac 34020001ori $2, $0, 1800001b0 001a2082srl $4, $26, 2800001b4 3084001fandi $4, $4, 31800001b8 0000000csyscall800001bc 34020004ori $2, $0, 4800001c0 3344003candi $4, $26, 60800001c4 3c019000lui $1, -28672800001c8 00240821addu $1, $1, $4 800001cc 8c240180lw $4, 384($1) 800001d0 00000000nop800001d4 0000000csyscall800001d8 34010018ori $1, $0, 24800001dc 143a0008bne $1, $26, 32 ok_pc-0x800001dc 800001e0 00000000nop800001e4 40047000mfc0 $4, $14800001e8 30840003andi $4, $4, 3800001ec 10040004beq $0, $4, 16 ok_pc-0x800001ec 800001f0 00000000nop800001f4 3402000aori $2, $0, 10800001f8 0000000csyscall800001fc 34020004ori $2, $0, 480000200 3c019000lui $1, -28672 _m2_地址 机器码 汇编指令80000204 3424000dori $4, $1, 13 _m2_ 80000208 0000000csyscall8000020c 001a2082srl $4, $26, 280000210 3084001fandi $4, $4, 3180000214 14040002bne $0, $4, 8 ret-0x8000021480000218 00000000nop8000021c 401a7000mfc0 $26, $1480000220 275a0004addiu $26, $26, 480000224 409a7000mtc0 $26, $1480000228 3c019000lui $1, -286728000022c 8c220200lw $2, 512($1) 80000230 3c019000lui $1, -2867280000234 8c240204lw $4, 516($1) 80000238 001b0821addu $1, $0, $278000023c 40806800mtc0 $0, $1380000240 401a6000mfc0 $26, $1280000244 375a0001ori $26, $26, 180000248 409a6000mtc0 $26, $128000024c 42000018eret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0x004000000x00440000的X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X。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。10 / 10