版权所有南京大学计算机科学与技术系许畅等2022春季版 Console Enter an integer:7 5040 图16.样例2汇编代码的运行结果。 14 write: 15 1i$v0,1 16 syscall 17 1i$v0,4 18 1a$a0, _ret 19 syscall 20 move $v0,$0 2 jr Sra main: 2 addi ssp,Ssp,-4 sw Sra,0(Ssp) 26 jal read lw sra,0(Ssp) 28 addi ssp,Ssp,4 2 move $t1,Sv0 0 11$t3,1 3 bgt stl,st3,label6 2 jlabel7 33 label6: 3 move $a0,$t1 35 addi $sp,Ssp,-4 36 sw$ra,0(Ssp)】 37 jal fact 38 1w Sra,0(Ssp) 39 addi ssp,ssp,4 4 move $t2, $v0 41 jlabel8 label7: 3 1i$t2,1 44 label8: 45 move Sa0,$t2 46 addi ssp,Ssp,-4 47 sw Sra,0(Ssp) 48 jal write 49 1w Sra,0(Ssp) 50 addi ssp,Ssp,4 51 move $v0,S0 52 jr Sra 53 54 fact: 55 1i$t4,1 56 beg Sa0,$t4,labell 57 ilabel2 58 labell: 59 move $v0,Sa0 60 jr Sra 61 label2: 62 addi ssp,Ssp,-8 sw Sa0,(Ssp) 64 sw$ra,4(ssp)】 65 sub Sa0,Sa0,1 66 ial fact 67 1w$a0,($sp) 68 lw sra,4(Ssp) 69 addi ssp,Ssp,8 70 mul $v0,$vo,Sa0 71 ir Sra 98
版权所有 南京大学计算机科学与技术系 许畅等 2022春季版 98 14 write: 15 li $v0, 1 16 syscall 17 li $v0, 4 18 la $a0, _ret 19 syscall 20 move $v0, $0 21 jr $ra 22 23 main: 24 addi $sp, $sp, -4 25 sw $ra, 0($sp) 26 jal read 27 lw $ra, 0($sp) 28 addi $sp, $sp, 4 29 move $t1, $v0 30 li $t3, 1 31 bgt $t1, $t3, label6 32 j label7 33 label6: 34 move $a0, $t1 35 addi $sp, $sp, -4 36 sw $ra, 0($sp) 37 jal fact 38 lw $ra, 0($sp) 39 addi $sp, $sp, 4 40 move $t2, $v0 41 j label8 42 label7: 43 li $t2, 1 44 label8: 45 move $a0, $t2 46 addi $sp, $sp, -4 47 sw $ra, 0($sp) 48 jal write 49 lw $ra, 0($sp) 50 addi $sp, $sp, 4 51 move $v0, $0 52 jr $ra 53 54 fact: 55 li $t4, 1 56 beq $a0, $t4, label1 57 j label2 58 label1: 59 move $v0, $a0 60 jr $ra 61 label2: 62 addi $sp, $sp, -8 63 sw $a0, ($sp) 64 sw $ra, 4($sp) 65 sub $a0, $a0, 1 66 jal fact 67 lw $a0, ($sp) 68 lw $ra, 4($sp) 69 addi $sp, $sp, 8 70 mul $v0, $v0, $a0 71 jr $ra 图16. 样例2汇编代码的运行结果
版权所有南京大学计算机科学与技术系许畅等2022春季版 该汇编程序在QtSPIM中的运行结果如图16所示（输入7，输出5040)。 除了上面给的两个样例以外，你的程序要能够将其它符合假设的C一源代码翻译为目标代 码，我们将通过检查目标代码是否能在SPIM Simulator.上运行并得到正确结果来判断你的程序 的正确性。 99
版权所有 南京大学计算机科学与技术系 许畅等 2022春季版 99 该汇编程序在QtSPIM中的运行结果如图16所示（输入7，输出5040）。 除了上面给的两个样例以外，你的程序要能够将其它符合假设的C−−源代码翻译为目标代 码，我们将通过检查目标代码是否能在SPIM Simulator上运行并得到正确结果来判断你的程序 的正确性
版权所有南京大学计算机科学与技术系许畅等2022春季版 File Simulator Registers Text Segment Data Segment Window Help 心边日d口得，口日 F伊R9 n碱风e[I句 Data Text int Regs [16] 国Tex User Text3ment1o0400oo01,.【0440000】 I90400900】8fa40090154,9t523) 183:Iw sa0 0(sspl arge 等就t口器 =3000ff10 040000c 0004100 112.54.3 16:0a02 00e202 00000 [nain] 188888 or152,50,10 1:1w010 yCa11 192:yca1yca10ext Kerne1Text5 egnent【s00000001,【80o1o009J Ert明 9归a0a2 ut we need to use thea 4c240204 w54,516(停1) mt026,1 andt 4.94.31 ode Field 0000010 97:andi tao tao Oxif 。1 34020001 05：51y1 1110:11 sv0 4 syacall 4 (print_str) e0001c4 0c019000 2672 800001c81 0024002 1w54,384(1 00001d4 080000a 【00001d8】34010018or11,50,24 116:bne sko 0x18 okpe Bad pe exception aeothat 0x00400024 start at 0x00400000 gmain at 0x00000000 图17.QtSPIM运行界面。 5.2 实验指导 在实验三中，我们已经将输入程序翻译为涉及相当多底层细节的中间代码。这些中间代码 在很大程度上已经可以很容易地翻译成许多RSC的机器代码，不过仍然存在以下问题： 1)中间代码与目标代码之间并不是严格一一对应的。有可能某条中间代码对应多条目标 代码，也有可能多条中间代码对应一条目标代码。 2)中间代码中我们使用了数目不受限的变量和临时变量，但处理器所拥有的寄存器数量 是有限的。RISC机器的一大特点就是运算指令的操作数总是从寄存器中获得。 3)中间代码中我们并没有处理有关函数调用的细节。函数调用在中间代码中被抽象为若 干条ARG语句和一条CALL语句，但在目标机器上一般不会有专门的器件为我们进行参数传 递，我们必须借助于寄存器或栈来完成这一点。 其中，第一个问题被称为指令选择(Instruction Selection)问题，第二个问题被称为寄 存器分配(Register Allocation)问题，第三个问题则需要考虑如何对栈进行管理。在实验四 中我们的主要任务就是编写程序来处理这三个问题。 100
版权所有 南京大学计算机科学与技术系 许畅等 2022春季版 100 5.2 实验指导 在实验三中，我们已经将输入程序翻译为涉及相当多底层细节的中间代码。这些中间代码 在很大程度上已经可以很容易地翻译成许多RISC的机器代码，不过仍然存在以下问题： 1) 中间代码与目标代码之间并不是严格一一对应的。有可能某条中间代码对应多条目标 代码，也有可能多条中间代码对应一条目标代码。 2) 中间代码中我们使用了数目不受限的变量和临时变量，但处理器所拥有的寄存器数量 是有限的。RISC机器的一大特点就是运算指令的操作数总是从寄存器中获得。 3) 中间代码中我们并没有处理有关函数调用的细节。函数调用在中间代码中被抽象为若 干条ARG语句和一条CALL语句，但在目标机器上一般不会有专门的器件为我们进行参数传 递，我们必须借助于寄存器或栈来完成这一点。 其中，第一个问题被称为指令选择（Instruction Selection）问题，第二个问题被称为寄 存器分配（Register Allocation）问题，第三个问题则需要考虑如何对栈进行管理。在实验四 中我们的主要任务就是编写程序来处理这三个问题。 图17. QtSPIM运行界面
版权所有南京大学计算机科学与技术系许畅等2022春季版 Data ser data8gent【100000001,10040o00】静态数据区 100100001 65746e456e612072746e592072656765 E n t e r a n i n t e g e r 100100101 000a003a000000000000000000000000 100100201.【1003ffff】00000000 用户栈 User staek [7ttrE9501..[800000001 17EEFF950] 00000002 00400060 00000003004D00 7EEEE9601 0000000004000f000000005 004000f0 TEFEf9701 00000006 004000￡0 00000007 004000E0 00000008 04000g4 0040001800000001 一00000000 ++·+··”· +++ 7ffff9b0 ffffec3 [7ffff9c0] 7ffffe49 7ffffe3a 7ffffe00 图18.内存中的数据信息。 ⑧Set Run Parameters Address or label to start running program 0x00400000 Command-line arguments to pass to progran OK 图19.运行参数设置对话框。 5.2.1 QtSPIM简易教程 “工欲善其事，必先利其器”，在着手解决前面所说的三个问题之前，让我们先来考察 实验四所要用到的工具SPIM Simulator。. SPIM Simulator有两种版本：命令行版和GUI版，这两个版本功能相似。命令行版使用更 简洁，GUI版使用更直观，你可以根据自己的喜好进行选择。如果选择命令行版，则可以直接 在终端键入sudo apt-.get install spim命令进行安装（注意需要机器已经连接外网），如果选择 GUI版，则需要访问SPIM Simulator的官方地址htp://pages..cs.wisc.edu/-~larus//spim.html来 下载并安装QtSPIM的Liux版本。命令行版的使用很简单，键入 spim-file[汇编代码文件名] 即可运行。其更详细的使用方法可以通过阅读手册man spim进行学习，下面的介绍主要 针对GUI版本。 成功安装并运行QSPM之后，可以看到如图17所示的界面。其中中间面积最大的一片是 代码区，里面显示了许多MPS用户代码和内核代码，而左侧列出了MPS中的各个寄存器以及 这些寄存器中保存的内容。无论是代码还是寄存器内容，都可以通过上面的菜单选项切换二进 制/十进制/什六进制的显示方式。 101
版权所有 南京大学计算机科学与技术系 许畅等 2022春季版 101 5.2.1 QtSPIM简易教程 “工欲善其事，必先利其器”，在着手解决前面所说的三个问题之前，让我们先来考察 实验四所要用到的工具SPIM Simulator。 SPIM Simulator有两种版本：命令行版和GUI版，这两个版本功能相似。命令行版使用更 简洁，GUI版使用更直观，你可以根据自己的喜好进行选择。如果选择命令行版，则可以直接 在终端键入sudo apt-get install spim命令进行安装（注意需要机器已经连接外网），如果选择 GUI版，则需要访问SPIM Simulator的官方地址http://pages.cs.wisc.edu/~larus/spim.html来 下载并安装QtSPIM的Linux版本。命令行版的使用很简单，键入 spim -file [汇编代码文件名] 即可运行。其更详细的使用方法可以通过阅读手册man spim进行学习，下面的介绍主要 针对GUI版本。 成功安装并运行QtSPIM之后，可以看到如图17所示的界面。其中中间面积最大的一片是 代码区，里面显示了许多MIPS用户代码和内核代码，而左侧列出了MIPS中的各个寄存器以及 这些寄存器中保存的内容。无论是代码还是寄存器内容，都可以通过上面的菜单选项切换二进 制/十进制/十六进制的显示方式。 图18. 内存中的数据信息。 图19. 运行参数设置对话框