计算机系统结构 MIPS指令系统和MIPS体系结构_mips指令集中load指令执行步骤为( )

一.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指令操作的理解。

（4）熟悉MIPS体系结构。

二.实验环境

实验平台采用指令级和流水线操作级模拟器MIPSsim。

三.实验内容和步骤

首先要阅读MIPSsim模拟器的使用方法（见第四节），然后了解MIPSsim的指令系统和汇编语言。

（1）启动MIPSsim（用鼠标双击MIPSsim.exe）。

（2）选择“配置”→“流水方式”选项，使模拟器工作在非流水方式下。

（3）参照1.4节的使用说明，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.s，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 00000000         。

（6）执行load和store指令，步骤如下：

①单步执行1条指令。

②下一条指令地址为0x  00000004 。是一条 有（有，无）符号载入 字节  （字节，半字，字）指令。                                                                                                                                                                                                                                                                                 

③单步执行1条指令。

④查看R1的值，[R1]=0x FFFF FFFF FFFF FF80  。

⑤下一条指令地址为0x 0000 0008 ，是一条 有 （有，无）符号载入 字  （字节，半字，字）指令。

⑥单步执行1条指令。

⑦查看R1的值，[R1]=0x 0000000000000080 。

⑧下一条指令地址为0x 0000000C ，是一条 无 （有，无）符号载入 字节  （字节，半字，字）指令。

⑨单步执行1条指令。

⑩查看R1的值，[R1]= 0x 000000000080  。

⑪单步执行1条指令。

⑫下一条指令地址为0x 00000014  ，是一条保存   字（字节，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     00000080        。

（7）执行算术运算类指令。步骤如下：

①双击"寄存器"窗口中的R1，将其值修改为0x2。

②双击“寄存器"窗口中的R2，将其值修改为0x3，

③单步执行1条指令。

④下一条指令地址为Ox 0000001C ，是一条加法指令。

⑤单步执行1条指令。

⑥查看R3的值，[R3]=0x 0000000000000005   。

⑦下一条指令地址为0x  00000024           ，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  0000000000000006  ，[HI]=0x 0000000000000000           

（8）执行逻辑运算类指令。步骤如下：

①双击“寄存器"窗口中的R1，将其值修改为OxFFFF0000.

②双击“寄存器"窗口中的R2，将其值修改为OxFFOOFF00，

③单步执行1条指令。

④下一条指令地址为Ox  0000002C ，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  （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   000000000FF000000          。

⑦下一条指令地址为0x  00000034           ，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          （寄存器直接导址，立即数寻址）。

⑧单步执行1条指令。

⑨查看R3的值，[R3]=0x   0000000000000000          。

（9）执行控制转移类指令，步骤如下：

①双击“寄存器”窗口中的R1，将其值修改为2。

②双击“寄存器”窗口中的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   00000038          ，是一条BEQ指令，其测试条件是   相等转移      ，⑤单步执行1条指令。

⑥查看PC的值，[PC]=0x    0000004C         ，表明分支   成功          （成功，失败）。

⑦下一条指令是一条BGEZ指令，其测试条件是   r1>0          ，目标地址为0x  00000048           。

⑧单步执行1条指令。

⑨查看PC的值，[PC]=0x  00000058           ，表明分支   成功          （成功，失败）。

⑩下一条指令是一条BGEZAL指令，其测试条件是   r1>=0          ，目标地址为0x   00000060          。

⑪单步执行1条指令。

⑫查看PC的值，[PC]=0x  00000064           ，表明分支    成功         （成功，失败）。查看R31的值，[R31]=0x   000000000000005C          。

⑬单步执行1条指令。

⑭查看R1的值，[R1]=0x   000000000000074           。

15下一条指令地址为0x    00000068         ，是一条JALR指令，保存目标地址的寄存器为R1，保存返回地址的目标寄存器为R3。

16单步执行1条指令。

17查看PC和R3的值，[PC]=0x   00000074          ，[R3]=0x  000000000000006C            

四、实验结果及分析

ADDIU：r8,r0,124 ADDIU是无符号立即值加,r8=r0+124

LB r1,0(r8) 从r8读取一个字节的数据（带符号）到r1

LW r1 , 0(r8) 从r8读取一个字的数据（不带符号）到r1

LBU r1 , 0(r8) 从r8读取一个字节的数据（不带符号）到r1

SW r1 , 0(r8)：把一个字的数据从寄存器存储到存储器中

BEQ ,$r0, $r0,PROG2：相等转移。当两个寄存器内容相等时转移发生—>跳转到PROG2

DADD $r3 $r1 r2把两个定点寄存器的内容相加，也就是定点加r3 =$r1+ $r2 =128

DMULT $r1 r2，也就是定点乘r1=128,r2=0

AND $r3 $r1 r2 与运算，两个寄存器中的内容相与(r3=$r1 & $r2) r1=128 r2=0 r3=0 两位同时为“1”，结果才为“1”，否则为0。

ANDI $r3 r 10一个寄存器中的内容与一个立即数相与

BEQ $r1 r22条件转移指令，当两个寄存器内容相等时转移发生,r1不等于$r2不发生

SLL $r0 $r0 0 逻辑左移

BGEZ $r1 2 跳转指令->跳转到label2

BGEZAL $r1 2 条件转移指令->跳转到label3

JALR $r3 $r1寄存器跳转并链接。无条件转移到r1给出的地址并将返回地址保存到R31。