SPIM模拟器.pdf

高等计算机体系结构高等计算机体系结构高等计算机体系结构高等计算机体系结构 Advanced Computer ArchitectureAdvanced Computer ArchitectureAdvanced Computer ArchitectureAdvanced Computer Architecture MIPSMIPSMIPSMIPS模拟器模拟器模拟器模拟器SPIMSPIMSPIMSPIM 李险峰 lixianfeng 北京大学深圳研究生院 2 2 2 2 SPIMSPIMSPIMSPIM SPIM由威斯康辛大学的James Larus开发的MIPS 模拟器 可在x86机器上模拟执行MIPS32程序 SPIM的输入是MIPS汇编语言程序 而不是机器语 言程序 有Unix Linux和Windows两个版本 Unix Linux spim xspim Windows PCSpim SPIM下载网址 http pages cs wisc edu larus spim html 3 3 3 3 SPIMSPIMSPIMSPIM下载下载下载下载 4 4 4 4 SPIMSPIMSPIMSPIM安装安装安装安装 Unix Linux安装步骤较多 需要一定的Unix Linux使用经 验 5 5 5 5 SPIMSPIMSPIMSPIM界面界面界面界面 寄存器寄存器 状态窗口状态窗口 MIPSMIPSMIPSMIPS汇编汇编 程序窗口程序窗口 数据区数据区 窗口窗口 除此之外 还有一个独立窗口除此之外 还有一个独立窗口 console console console console 信息输出信息输出 窗口窗口 6 6 6 6 编辑编辑编辑编辑MIPSMIPSMIPSMIPS汇编程序汇编程序汇编程序汇编程序 MIPS32MIPS32MIPS32MIPS32指令系统快速参考表指令系统快速参考表 7 7 7 7 编辑编辑编辑编辑MIPSMIPSMIPSMIPS汇编程序汇编程序汇编程序汇编程序 例 a x y b x y 编辑如下汇编代码 简化起见 先不考虑参数 假设编辑如下汇编代码 简化起见 先不考虑参数 假设 x 3 y 2 x 3 y 2 x 3 y 2 x 3 y 2 li t0 3 li t1 2 add t2 t0 t1 sub t3 t0 t1 8 8 8 8 完整的完整的完整的完整的MIPSMIPSMIPSMIPS汇编程序汇编程序汇编程序汇编程序 li t0 3 li t1 2 add t2 t0 t1 sub t3 t0 t1 给出程序入口给出程序入口 给出程序出口给出程序出口 main li t0 3 li t1 2 add t2 t0 t1 sub t3 t0 t1 jr ra 9 9 9 9 加载汇编程序加载汇编程序加载汇编程序加载汇编程序 点击 打开 图标或菜单 选取要加载的汇编程序 程序初始化 为被执行的程序准备好现场 传递参数等 程序初始化 为被执行的程序准备好现场 传递参数等 真正由编译器生成的程序初始化部分比真正由编译器生成的程序初始化部分比SPIMSPIMSPIMSPIM中要复杂很多 中要复杂很多 例如例如gccgccgccgcc编译的编译的C C C C程序入口为程序入口为 start start start start 除自身的初始化指令外 除自身的初始化指令外 还调用一系列库例程 还调用一系列库例程 library routinelibrary routinelibrary routinelibrary routine 进行初始化 进行初始化 10101010 执行汇编程序执行汇编程序执行汇编程序执行汇编程序 11111111 单步执行单步执行单步执行单步执行 每次执行一条指令后停下来 用于程序调试 12121212 设置断点 设置断点 设置断点 设置断点 breakpointsbreakpointsbreakpointsbreakpoints 通过对给定指令地址设置断点 程序每次执行到该位置时 会停下来 设置断点是程序调试中十分有用的工具 13131313 设置断点 设置断点 设置断点 设置断点 breakpointsbreakpointsbreakpointsbreakpoints 断点设置对话框 输入断点地址后 点击Add增加该断点 可以设置多个断点 14141414 改进版本 读入与输出改进版本 读入与输出改进版本 读入与输出改进版本 读入与输出 例 a x y b x y lixianfeng 2010 09 20 sum diff s computes the sum b x y lixianfeng 2010 09 20 main Get first number from user put into t0 li v0 5 load syscall read int into v0 syscall make the syscall move t0 v0 move the number read into t0 Get second number from user put into t1 li v0 5 load syscall read int into v0 syscall make the syscall move t1 v0 move the number read into t0 add t2 t0 t1 sub t3 t0 t1 Print out t2 b x y lixianfeng 2010 09 20 main Get first number from user put into t0 Get second number from user put into t1 Print out t2 otherwise fib n 1 Registers used a0 parameter initially n s0 placeholder for parameter n s1 fib n 1 s2 fib n 2 text fib Part 1 Preamble as a callee subu sp sp 32 create its stack frame sw ra 28 sp save the return address sw fp 24 sp save fp of caller sw s0 20 sp callee saved registers sw s1 16 sp callee saved registers sw s2 12 sp addu fp sp 32 move fp to the frame base Other parts 29292929 斐波那契数列斐波那契数列斐波那契数列斐波那契数列 fib s computing Fibonacci numbers fib Part 1 Preamble as a callee Part 2 main computation move s0 a0 get n from the caller blt s0 2 fib base if n 1 otherwise fib n 1 Registers used a0 parameter initially n t0 placeholder for parameter n t1 fib n 1 t2 fib n 2 text fib Part 1 Preamble as a callee subu sp sp 32 create its stack frame sw ra 28 sp save the return address sw fp 24 sp save fp of caller addu fp sp 32 move fp to the frame base Other parts 请仔细比较与前面使用请仔细比较与前面使用callee savedcallee savedcallee saved callee saved版本的主要区别 版本的主要区别 33333333 斐波那契数列斐波那契数列斐波那契数列斐波那契数列 fib Part 2 main computation move t0 a0 get n from the caller blt t0 2 fib base if n 0 and A i A n do 6 A i 1 A i 7 i i 1 8 A i 1 A n 36363636 插入法排序伪代码 非递归 插入法排序伪代码 非递归 插入法排序伪代码 非递归 插入法排序伪代码 非递归 1 INSERTION SORT A n 2 For j 2 to n do 3 key A j 4 Put A j into the sorted sequence A 1 j 1 5 i j 1 6 while i 0 and A i key do 7 A i 1 A i 8 i i 1 9 A i 1 key 37373737 作业要求作业要求作业要求作业要求 实现递归和非递归两个版本的插入法排序 对任一 由0 9这10个不重复的数构成的数组按升序进行排 序 用这两种版本的程序分别对如下3个数组进行排序 5 7 0 3 8 4 2 6 9 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 首先在SPIM上运行 在console窗口中输出结果 并验证其正确性 是否升序排列 然后统计这三 种情况下 递归和非递归版本各自执行的指令总数 38383838 实验报告实验报告实验报告实验报告 实验报告