计算机组成原理 实验三 汇编程序设计

1、计算机组成原理实验三 汇编程序设计2022春_计算机组成原理实验_CS-USTC 12022-3-292022春季zjx实验大纲2022春_计算机组成原理实验_CS-USTC 22022-3-29实验目标实验环境准备知识RISC-V汇编指令Ripes软件简介RARS软件简介实验内容实验步骤实验目标2022春_计算机组成原理实验_CS-USTC 32022-3-29熟悉RISC-V汇编指令的格式 熟悉CPU仿真软件Ripes，理解汇编指令执行的基本原理（数据通路和控制器的协调工作过程）熟悉汇编程序的基本结构，掌握简单汇编程序的设计掌握汇编仿真软件RARS(RISC-V Assembler & R

2、untime Simulator)的使用方法，会用该软件进行汇编程序的仿真、调试以及生成CPU测试需要的指令和数据文件（COE）理解CPU调试模块PDU的使用方法实验环境2022春_计算机组成原理实验_CS-USTC 42022-3-29PC 一台 Ripes： RISC-V graphical processor simulatorRars：RISC-V Assembler and Runtime Simulator 准备知识-RISC-V汇编指令2022-3-292022春_计算机组成原理实验_CS-USTC 51. RISC-V 32个通用寄存器RISC-V整数寄存器的汇编助记符准备知识

3、-RISC-V汇编指令2. RV32I指令类型（RISC-V基本32位整数指令集）1）运算类算术：add, addi, sub, lui, auipc逻辑：and, or, xor移位(shift)：sll, srl, sra比较(set if less than)：slt, sltu2022-3-292022春_计算机组成原理实验_CS-USTC 6准备知识-RISC-V汇编指令2)访存类加载(load)：lw, lb, lh, lbu, lhu存储(store)：sw, sb, sh3)转移类分支(branch)：beq, bne, blt, bge, bltu, bgeu跳转(jump)

4、：jal, jalr2022-3-292022春_计算机组成原理实验_CS-USTC 7准备知识-RISC-V汇编指令1) 运算指令add rd, rs1, rs2# xrd = xrs1 + xrs2 addi rd, rs1, imm # xrd = xrs1 + sext(imm) 2022-3-292022春_计算机组成原理实验_CS-USTC 8准备知识-RISC-V汇编指令lui rd, imm # xrd = sext(imm31:12 12) auipc rd, imm # xrd = pc + sext(imm31:12 12) 2022-3-292022春_计算机组成原理实

5、验_CS-USTC 9准备知识-RISC-V汇编指令2) 访存指令lw rd, offset(rs1) # xrd = Mxrs1 + sext(offset)sw rs2, offset(rs1) # Mxrs1+sext(offset)=xrs22022-3-292022春_计算机组成原理实验_CS-USTC 10准备知识-RISC-V汇编指令3) 分支指令beq rs1, rs2, offset # if (rs1 = rs2) pc += sext(offset)blt rs1, rs2, offset # if (rs1 Memory Configurationcompact, da

6、ta at Address0Apply and Close5.汇编程序运行RunAssemble2022春_计算机组成原理实验_CS-USTC 232022-3-29准备知识Rars软件简介6.代码段段机器码(16进制)导出FileDump Memory To File，按下图设置完毕后，选择文件保存路径，命名为ins.coe。2022春_计算机组成原理实验_CS-USTC 242022-3-29准备知识Rars软件简介7.数据段机器码(16进制)导出FileDump Memory To File，按下图设置完毕后，选择文件保存路径，命名为data.coe。8. 采用记事本分别打开生成的ins

7、.coe和data.coe，在文档的最开始加上以下语句后保存：memory_initialization_radix = 16; memory_initialization_vector =2022春_计算机组成原理实验_CS-USTC 252022-3-29实验内容1.理解并仿真RIPES示例汇编程序加载Ripes示例汇编程序 (Console Printing)选择单周期CPU数据通路单步执行程序观察数据通路控制信号和寄存器内容的变化2.设计汇编程序，验证6条指令功能Rars软件设计汇编程序单步运行程序人工检查生成COE文件sw, lwadd, addibeq, jal 备注：通过查看数据

8、存储器和32个通用寄存器来实现人工检查2022-3-292022春_计算机组成原理实验_CS-USTC 26实验内容示例：.dataout: .word 0 xff #led, 初始全亮in: .word 0 #switch.textla a0, out#仿真需要sw x0, 0(a0) #test sw: 全灭ledaddi t0, x0, 0 xff #test addi: 全亮ledsw t0, 0(a0)lw t0, 4(a0) #test lw: 由switch设置ledsw t0, 0(a0) 3. 设计汇编程序，计算斐波那契卢卡斯数列数列前两项：1，2数据输出方式：数据存储器2022-3-292022春_计算机组成原理实验_CS-USTC 27实验步骤1. 理解并仿真RIPES示例汇编程序 (Console Printing)2. Rars软件设计汇编程序，实现人工检查6条指令功能，并生成COE文件sw, lwadd, addibeq, jal