01_MIPS汇编程序设计1

【MIPS汇编程序设计】是计算机科学领域中一项基础且重要的实践环节，主要针对MIPS架构的处理器。本实验旨在让学习者熟悉MIPS汇编语言，掌握汇编程序设计的基本方法，并理解汇编语言与机器语言之间的转换关系。同时，通过使用QtSpim模拟器，学习者将学会如何调试和测试汇编程序，以及分析程序的内存映像。 **实验目的：** 1. **熟悉MIPS汇编指令**：学习并理解MIPS架构下的各种指令，如数据传输、算术运算、逻辑操作、跳转和分支等。 2. **掌握MIPS汇编程序设计**：编写简单的汇编程序，实现特定的功能。 3. **理解汇编与机器语言对应关系**：了解一条条汇编指令如何被转化为二进制机器码。 4. **理解C语言与汇编的联系**：探讨C语言语句如何被编译为汇编指令。 5. **掌握QtSpim的使用**：利用QtSpim进行程序的运行和调试，理解其系统功能调用。 6. **掌握程序内存映像**：理解程序在内存中的布局，包括代码段和数据段。 **实验任务与要求：** 任务是用MIPS汇编实现一个简单的计算程序，其中要求使用移位指令来完成乘除法运算。具体是根据给定的C语言伪代码，计算数组Z[K]的值。实验报告需包含设计思路、源代码、调试测试过程、程序内存映像和心得体会。 **汇编程序结构：** - **CPU回顾**：复习MIPS CPU的结构，包括寄存器、指令集等。 - **存储器回顾**：理解内存的组织方式，如RAM、ROM、数据段和代码段。 - **汇编程序框架**：了解程序的开始、数据定义、函数定义、循环和条件判断等基本结构。 **QtSpim汇编软件：** - **QtSpim简介**：这是一个用于MIPS汇编程序模拟的工具，提供图形界面，便于程序执行和调试。 - **Qtspim系统功能调用**：学习如何使用系统调用来实现I/O操作和其他系统功能。 - **QtSpim使用示例**：通过实际操作，演示如何加载、运行、调试汇编程序，以及查看内存和寄存器状态。 **实验报告要求：** 1. **实验要求**：明确列出实验的目标和内容。 2. **汇编源程序设计思路与源代码**：详细阐述设计思想，并附带注释说明每部分代码的作用。 3. **调试与测试过程**：记录调试过程中遇到的问题和解决方法，展示测试结果。 4. **程序内存映像**：绘制数据段和代码段的内存映像图，显示每个地址的指令或数据。 5. **心得体会**：分享实验过程中的体验和收获，可能包括遇到的挑战、解决方法和个人感悟。 实验结果需展示在QtSpim和Mars两个模拟器上的数据段内存情况，以及Z[0]到Z[9]的计算结果。这有助于验证程序的正确性，并加深对内存管理的理解。 通过这个实验，学生不仅会获得MIPS汇编编程的实际经验，还能增强对计算机底层工作原理的认知，为后续的系统级编程和硬件交互打下坚实的基础。