北京邮电大学 实验报告 课程名称 计算机系统结构 实验内容 实验一 实验名称 MIPS 指令系统和 MIPS 体系结构 班级 姓名 学号： 指导老师 成绩_________ 2018 年 04 月 21 日 

实验 1 MIPS 指令系统和 MIPS 体系结构 1. 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 指令操作语义的理解。 (4) 熟悉 MIPS 体系结构。 2. 实验平台 实验平台采用指令级和流水线操作级模拟器 MIPSsim。 3. 实验内容和步骤 首先要阅读 MIPSsim 模拟器的使用方法（见附录），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 MIPSsim 使用说明，熟悉 MIPSsim 模拟器的操作和使用方法。 可以先载人一个样例程序(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， 至看程序所在的位置(起始地址为 Ox00000100)。 (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 1 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 (字 节．半字，字)指令。 ③单步执行 1 条指令(F7)。 ④查看 R1 的值，[R1]=0xFFFFFFFFFFFFFF80 ⑤下一条指令地址为 0x00000008，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]=0x0000000000000080。 ⑧下一条指令地址为 0x0000000C__ ，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]=0x0000000000000080 。 ⑾单步执行 1 条指令 ⑿下一条指令地址为 0x00000014 __ ，是一条保存 __ 字 (字节．半字，字)指令。 ⒀单步执行 1 条指令(F7)。 

⒁查看内存 BUFFER 处字的值，值为 0x00000080_ 。（内存—>符号表） (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。 ③单步执行 1 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 1 条指令。 ⑥查看 R3 的值，[R3]=0x0000000000000005 ⑦下一条指令地址为 0x00000024 ______ ，是一条乘法指令。 ⑧单步执行 1 条指令。 ⑨查看 L0、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 1 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]=0x00000000FF000000 ⑦下一条指令地址为 0x00000034 _____ ，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）。 ⑧单步执行 1 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 0x00000040 _____ ，是一条 BEQ 指令，其测试条件是r1=r2__ __ ， 目标地址为 0x00000044_ ______ ⑤单步执行 1 条指令。 ⑥查看 PC 的值，[PC]=0x00000044 ____ ，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 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 _____________ ，目标地址为 0x00000064 _ ⑾单步执行 1 条指令。 ⑿查看 PC 的值[PC]=0x00000064_，表明分支 ______ 成功 （成功，失败）；查看 R31 的值，[R31]=0x000000000000005C ⒀单步执行 1 条指令。 ⒁查看 R1 的值，[R1]=0x0000000000000074 ⒂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 R__31_。 ⒃单步执行 1 条指令。 ⒄查看 PC 和 R3 的值，[PC]=0x00000074 __ ，[R3]=0x000000000000006C