计算机体系结构：使用 MIPS 交换变量答案

【问题标题】：Computer Architecture : swapping variables with MIPS计算机体系结构：使用 MIPS 交换变量
【发布时间】：2016-09-24 11:16:08
【问题描述】：

我错过了关于这个主题的课程，因为我在国外，我没能拿到笔记。你能否引导我解决这个问题的正确方向？自从我使用 MIPS 已经有一段时间了，所以它对我来说基本上是一门外语 :D

家庭作业问题：

MIPS 架构支持字节和半字（16 位）内存传输操作。指令是加载字节（lb）、加载无符号字节（lbu）、存储字节（sb）、加载半字（lh）、加载无符号半字（lhu）和存储半字（sh）。

代码：字符 a, b; // 8位变量（a@地址100）（b@地址200）

a) 假设支持 8 位操作（lb、lbu、sb），编写一个交换变量的代码。

Part b) 如果 MIPS 不支持字节和半字操作，那么我们只能使用 32 位操作的 ‘load word’ (lw) 和 ‘store word’ (sw)。因此，重写上面的代码，只使用 (lw, sw) 作为内存传输指令。

注意：我真的不是在找你为我解决它，我只是不知道该怎么办。我是在 C 中编写一个交换函数然后转换为 MIPS 还是让它过于复杂？谢谢！

【问题讨论】：

我投票结束这个问题，因为操作员要求我们做他的作业。
我投票结束您的回复，因为 1）我是一位女士，2）我明确表示我不希望有人为我解决问题。
这就是你教的目的，问问他们。
我不能问我的老师，因为我也说过我在国外，所以在意大利我不能打电话或见我的教授，我给他发了电子邮件，他没有回复。
我只是不明白你为什么要这么粗鲁，只是想学习，而不是要求别人做我的作业。这是 10 个问题，这是我唯一需要帮助的问题。

标签： architecture mips

【解决方案1】：

首先编写 C 代码并将其用作 mips 程序集的伪代码是一种很好的方法。

然后，将 C 代码简化为我所说的“简单 C”。没有while、for 或复杂的表达式。没有局部变量。只有全局变量是你用.word 定义的东西，比如myvar: .word 23，或者是对应于 mips 寄存器的变量。只有很简单的if (expr) goto label;

请在此处查看我的答案以获取示例：Struggling with the logic in if statement

在这里查看我的回答：MIPS linked list 这也有一堆关于如何编写干净的 asm 代码的提示以及如何使用 C/伪代码构造 asm 代码的示例。

所以，对于第一部分，我们谈论的是unsigned char。将值提取到寄存器变量中后，应用您将在 C 中执行的标准交换。

对于 b 部分，请注意地址与 4 字节边界对齐，因此您可以通过 32 位访问来获取/存储它们。所以，我们正在谈论unsigned int。问题是，当交换完成时，必须进行适当的屏蔽/移位/拆分来交换字节，但不交换剩余的 32 位字，仅使用 unsigned int

所以，首先编写 C 代码。您可以使用以下方法伪造 100/200：

typedef union {
    unsigned int ival;
    unsigned char bval[4];
} membuf_t;

membuf_t adr100;
membuf_t adr200;

这只是为了让您编写真正的 C 代码并首先对其进行测试。对于 asm，您可以只引用 [hardwired] 地址（例如 0x100($zero)）。

但是，100/200 假设您只是将其作为思想实验进行，并且不尝试使用类似 mars 或 spim 的模拟器实际调试您的 asm 代码 [因为他们真的不喜欢你在他们模拟的代码中使用这些内存地址]。

如果是我，我会使用 mars 并编写可以单步执行的代码。为此，再次稍微调整一下：

adr100:     .word   0x01020304
adr200:     .word   0x05060708

然后，在一切工作后，只需手动替换 adr* 引用。

更新：

我忘记提到的一件事是您必须注意字节序问题。也就是说，对于 C 代码，当您从 adrXXX.ival 进行 32 位获取时，是位 0-7（小端）或位 24-31（大端）中的 adrXXX.bval[0]？

假设您在 x86 PC 上执行 C 代码，它是小端序。 IIRC，mips 也是小端，但是，老实说，我忘记了[有些模型可以是大端或可以动态切换]。模拟器[可能]是小端，所以，也许，不用担心。

在 mips（或 C 语言）上进行测试的一种方法是使用额外的测试单元（即创建一个 3-4 行的一次性测试程序）：test: .word 0。获取一个填充了 0x00000001 的寄存器。然后，对test 进行字节存储。然后从test 进行 32 位加载。寄存器中的非零字节为您提供机器的字节序（即它在位 0-7 或位 24-31 中）。

【讨论】：