CENG3420 Midterm: MIPS 指令集与计算机结构解析

"MIPS指令集架构中的'add'和'sub'指令是R型或J型格式。" 在IT领域，特别是在计算机体系结构中，MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages，无互锁流水线阶段微处理器）是一种广泛使用的精简指令集计算机（RISC）架构。该架构以其高效、简洁的指令集和高度优化的流水线设计而著名。 描述中提到的"add"和"sub"指令在MIPS中属于R型格式。R型指令通常包含三个操作数：一个目标寄存器、一个源寄存器和一个立即数或者另一个源寄存器。在这种类型的指令中，操作（如加法或减法）在寄存器之间进行。例如，`add $t0, $t1, $t2`会将$t1和$t2中的值相加，并将结果存储在$t0中。相反，`sub`指令则执行减法操作。 标签"spring"可能指的是春季学期或者Spring框架，但在这个上下文中，它更可能指的是春季学期，因为这是一个有关课程中期考试的资料。 部分内容展示了关于计算机体系结构和操作系统的多个问题和答案，涉及了Intel x86架构（CISC，复杂指令集计算）、Ripple Carry Adder（RCA， Ripple Carry Adder，一种较慢的加法器）、能量消耗、溢出检测、响应时间和吞吐量的区别、栈指针的使用、边沿触发的锁存器/触发器、数据与结构危害解决的转发技术、以及流水线中的时钟速率限制等。 问题Q2涉及对MIPS指令的实际应用。例如： 1. `sll`指令用于左移操作，`sll $t2, $t0, 4`会将$t0中的值左移4位，然后结果存储在$t2中；接着，`and`指令执行按位与操作，将$t2与$t1的值进行按位与运算，结果再次存入$t2。 2. 第二个序列首先执行左移，然后`addi`指令将$t2的值加上1，`addi $t2, $t2, 1`将$t2的值增加1。 3. 最后，`srl`指令是右移逻辑操作，它会将$t0的值右移指定的位数，然后将结果存入$t2。 这些问题和答案展示了对计算机硬件基础和操作系统原理的深入理解，是学习计算机科学和工程的重要组成部分。了解这些概念对于设计、优化和分析计算机系统至关重要。