一、实验目的

（1）了解和熟悉指令集模拟器。

（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指令操作语义的理解。

（4）熟悉MIPS体系结构。

二、实验平台

实验平台采用指令级和流水线操作级模拟器MIPSsim。

三、实验步骤及结果截图

（1）启动MIPSsim（双击MIPSsim. exe)。

（2）选择 “配置 ”------->“流水方式 ”，使模拟器工作在非流水方式下。

（3）阅读附录，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.asm，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]=0x00000000。

（6）执行load和store指令。步骤如下：

1）单步执行一条指令（F7）。

2）下一条指令地址为0x00000004，是一条有(有，无)符号载入字节(字节，半字，字)指令。

3）单步执行一条指令（F7）。

4）查看R1的值，[R1]=0。

5）下一条指令地址为0x00000008，是一条无(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]=0。

8）下一条指令地址为0x0000000C，是一条无(有，无)符号载入字(字节，半字，字)指令。

9）单步执行一条指令。

10）查看R1的值，[R1]=0。

11）单步执行一条指令。

12）下一条指令地址为0x00000014，是一条保存字(字节，半字，字)指令。

13）单步执行一条指令。

14）查看内存BUFFER处字的值，值为0x00000018。

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2。

2）双击“寄存器”窗口中的R2，将其值修改为3。

修改成功 。

3）单步执行一条指令。

4）下一条指令地址为0x00000020，是一条加法指令。

5）单步执行一条指令。

6）查看R3的值，[R3]=5。

7）下一条指令地址为0x00000024，是一条乘法指令。

8）单步执行一条指令。

9）查看LO、HI的值，[LO]=0x0000000000000006，[HI]=0x0000000000000000。

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0XFFFF0000。

2）双击“寄存器”窗口中的R2，将其值修改为0XFF00FF00。

3）单步执行一条指令。 

4）下一条指令地址为0x00000030，是一条逻辑与运算指令，第二个操作数寻址方式是立即数寻址（寄存器直接寻址，立即数寻址）。

5）单步执行一条指令。

 

6）查看R3的值，[R3]=0x00000000FF000000。

8）单步执行一条指令。

9）查看R3的值，[R3]=0x0000000000000000。

9.执行控制转移类指令。步骤如下：

1）双击“寄存器”窗口中R1，将其值修改为2。

2）双击“寄存器”窗口中R2，将其值修改为2。

 3)单步执行一条指令。

 

4)下一条指令地址为0x00000040，是一条BEQ指令,其测试条件是R0值为空。

5)单步执行1条指令。

6)查看PC的值，[PC]=0x0000004C，表明分支成功（成功，失败）。

7)下一条指令是一条BGEZ指令，其测试条件是大于或等于零，目标地址为0x00000058。

8)单步执行1条指令。

9)查看PC的值，[PC]=0x00000058，表明分支成功(成功，失败）。

10)下一条指令是一条BGEZAL指令，其测试条件是小于或等于零转移，目标地址为0x00000064。

11)单步执行1条指令。

 

12)查看PC的值，[PC]=0x00000064，表明分支成功（成功，失败）；查看R31的值，[R31]=92。

13)单步执行1条指令。

14）查看R1的值，[R1]=116。

15）下一条指令地址为0x00000068，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]=0x00000074，[R3]=108 

四、实验心得

通过本次MIPS指令系统和MIPS体系结构实验，我学会了如何操作MIPSsim模拟器，了解MIPS指令集的基本构成和特点，掌握了模拟器在不同执行模式下的操作流程。我还加深了对MIPS指令操作语义的理解，特别是对于指令的载入、存储、算术逻辑运算以及控制转移等操作有了更为直观的认识。我也通过观察寄存器和存储器内容的变化，我对MIPS体系结构的工作原理有了更深刻的认识。