微机原理实验报告.docx
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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：
：
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。
Intmain（）
{
IntK,Y;
IntZ[50];
Y=56;
For（k=0;k<50;K++）Z[k]=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
赋值
intK,Y;intZ[50];K=0;Y=56;
计算
Z[K]=Y-16*（K/4+210）;
K=k+1
K<50
结束
开始
赋值
intK,Y;intZ[50];K=0;Y=56;
K<50
计算
Z[K]=Y-16*（K/4+210）;
K=k+1
结束
slti$t2,$t0,50#判断k是否小于50，
beq$t2,$0，#是则结束
#否,循环
否
否是
是
slti$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：
方法一
.data#定义用户数据段
z:
.space200#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,$0,done#当k大于等于50,跳转结束
srl$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z[k]
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,$t0,1#k加1
jloop#循环
done:
li$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ReinitializeandLoadFile，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0Xfffff318—0Xfffff258;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
Z[0]
268500992
fffff2b8
Z[25]
268501092
fffff318
Z[1]
268500996
fffff2b8
Z[26]
268501096
fffff318
Z[2]
268501000
fffff2b8
Z[27]
268501100
fffff318
Z[3]
268501004
fffff2a8
Z[28]
268501104
fffff308
Z[4]
268501008
fffff2a8
Z[29]
268501108
fffff308
Z[5]
268501012
fffff2a8
Z[30]
268501112
fffff308
Z[6]
268501016
fffff2a8
Z[31]
268501116
fffff308
Z[7]
268501020
fffff298
Z[32]
268501120
fffff2f8
Z[8]
268501024
fffff298
Z[33]
268501124
fffff2f8
Z[9]
268501028
fffff298
Z[34]
268501128
fffff2f8
Z[10]
268501032
fffff298
Z[35]
268501132
fffff2f8
Z[11]
268501036
fffff288
Z[36]
268501136
fffff2e8
Z[12]
268501040
fffff288
Z[37]
268501140
fffff2e8
Z[13]
268501044
fffff288
Z[38]
268501144
fffff2e8
Z[14]
268501048
fffff288
Z[39]
268501148
fffff2e8
Z[15]
268501052
fffff278
Z[40]
268501152
fffff2d8
Z[16]
268501056
fffff278
Z[41]
268501156
fffff2d8
Z[17]
268501060
fffff278
Z[42]
268501160
fffff2d8
Z[18]
268501064
fffff278
Z[43]
268501164
fffff2d8
Z[19]
268501068
fffff268
Z[44]
268501168
fffff2c8
Z[20]
268501072
fffff268
Z[45]
268501172
fffff2c8
Z[21]
268501076
fffff268
Z[46]
268501176
fffff2c8
Z[22]
268501080
fffff268
Z[47]
268501180
fffff2c8
Z[23]
268501084
fffff258
Z[48]
268501184
fffff2b8
Z[24]
268501088
fffff258
Z[49]
268501188
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]0c100009 jal0x00400024[main]
[00400018]00000000 nop
[0040001c]3402000a ori$2,$0,10
[00400020]0000000c syscall
[00400024]3c101001 lui$16,4097[z]
[00400028]34080000 ori$8,$0,0
[0040002c]34090038 ori$9,$0,56
[00400030]290a0032 slti$10,$8,50
[00400034]11400010 beq$10,$0,64[done-0x00400034]
[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）
[0040004c]34020001 ori$2,$0,1
[00400050]22040000 addi$4,$16,0
[00400054]0000000c syscall
[00400058]34020004 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]22100004 addi$16,$16,4
[0040006c]21080001 addi$8,$8,1
[00400070]0810000c j0x00400030[loop]
[00400074]3402000a ori$2,$0,10
[00400078]0000000c syscall
[80000180]0001d821 addu$27,$0,$1
[80000184]3c019000 lui$1,-28672
[80000188]ac220200 sw$2,512（$1）
[8000018c]3c019000 lui$1,-28672
[80000190]ac240204 sw$4,516（$1）
[80000194]401a6800 mfc0$26,$13
[80000198]001a2082 srl$4,$26,2
[8000019c]3084001f andi$4,$4,31
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