MIPS指令系统与MIPS体系结构探索

"该资源是关于计算机组成原理的实验报告，主要关注MIPS指令系统和MIPS体系结构的学习。实验内容包括使用MIPSsim模拟器进行指令操作，涉及load、store指令以及算术运算类指令的执行过程。" 在计算机组成原理中，MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages，无互锁流水线阶段微处理器）是一种广泛用于教学和研究的精简指令集计算机（RISC）架构。这个实验旨在帮助学生深入理解MIPS指令系统及其特点，同时熟悉MIPSsim模拟器的使用。 1. MIPS指令系统： MIPS指令系统以其简单、高效而著名，主要包括数据处理指令、加载/存储指令、控制转移指令等。在实验中提到的load和store指令是MIPS中基础的数据传输指令，load用于从内存加载数据到寄存器，store则相反，将寄存器中的数据存储回内存。实验中还提到了有符号和无符号载入指令，这涉及到数值的表示方式，有符号指令处理带符号整数，无符号则处理无符号整数。 2. MIPSsim模拟器： MIPSsim是一个用于模拟MIPS指令执行的工具，它允许用户观察指令执行的每一步。通过模拟器，可以清晰地看到指令如何改变寄存器和内存的状态。实验步骤中，学生需要熟悉如何配置模拟器的工作模式，如设置为非流水线方式，并通过"文件" -> "载入程序"加载ASM源码。 3. MIPS体系结构： MIPS体系结构通常采用五级流水线（Fetch、Decode、Execute、Memory Access、Write Back），但在实验中模拟器可能被设置为非流水线方式，以简化理解和操作。通过查看寄存器窗口，特别是程序计数器（PC）的值，可以追踪指令的执行流程。例如，当执行load指令后，PC会更新指向下一条指令的地址。 4. 算术运算类指令： 实验中还涵盖了基本的算术运算，如加法指令。通过修改寄存器R1和R2的值，然后执行相应的指令，可以观察到计算结果如何存储在寄存器中。这种实践操作有助于理解MIPS指令的运算语义。 通过这个实验，学生能够亲身体验MIPS指令的执行过程，增强对计算机底层运作的理解，这对于学习计算机系统原理至关重要。实验报告的完成需要详细记录每一步操作，包括屏幕截图，以便于回顾和分析。这样的实践环节对于理论知识的巩固和技能的提升具有极大的价值。