BUAA计组p2_Mips_复习tips

p2 MARS

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汇编程序回顾

重点：运行之前确保（Mars-Settings-Memory Configuration）为Compact,Data at Address 0

由于汇编语言的主体代码中并没有变量名、函数名、各种运算符号和语句块。我们仅能通过有限的32个寄存器以及众多的汇编指令和标签来实现我们之前所学的C语言所能够实现的功能。

1. 伪指令

   • .data 定义程序数据段的初始地址

   • .text 定义程序的代码段

   • .space

     • name: .space n
     • name的地址是由.data段的初始地址加上前面所申请的数据大小计算得出的
     • 申请空间时尽量让n为4的倍数
     • 以字节为单位申请空间，1byte，一个int占4个字节

   • .word

     • name: word 0:n
     • 在内存数据段以字为单位连续存储数据，32bit

   • .asciiz

     • name: .asciiz:"string"
     • 以字节为单位存储字符串，末尾以NULL结尾
     • 由于按字节存储，尽量放在字节分配空间之后

2. 宏的使用

   • .macro 实现代码复用，不允许有嵌套宏指令

   .macro macro_name(%parameter1, %parameter2, ...)
   //代码段
   .end_macro
   

   • .eqv 增强代码可读性

   .eqv EQV_NAME string
   

3. MIPS汇编程序设计

• 条件语句

   slt $t3, $t1, $t2      # if(t1<t2) t3=1;
   beq $t3, $0, if_1_else
   # do something
   j if_1_end
  
   if_1_else:
   # do something else
  
   if_1_end:
  

• 循环语句

   for_begin1:
   slt $t3, $t2, $t1;
   beq $t3, $0, for_end1
   # do something
   addi $t2, $t2, 1
   j for_begin1
   for_end1:
  

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矩阵

matrix_multi

1. 矩阵读入
   • 使用栈读入矩阵，保留三个矩阵的起始位置，计算元素在矩阵中的偏移量
2. 矩阵乘法
   • 计算偏移量，计算结果，并存入目标地址
3. 输出结果
   • for循环 + 计算偏移量 + 输出结果

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常用汇总

1. .word申请存储空间时，为.word 0:n， n为实际字节数

   matrix: .word 0:100       # 10\*10\*1word 即申请出10*10的int型数据二维矩阵
   

2. 将题目中的固定输出赋予label写在.data下

   space: .asciiz " "
   

3. sw, lw 对word的操作

   • sw即store word

   sw $t3, array($t4)		# store contents of $t3 into array[index]
   

   • lw即load word

   lw $t3, symbol($t4)     # load contents of $t3 into symbol[i]
   

   • 同理，lb和sb为对byte的操作

4. li, la

   • la即load address
   • li即load immediate

5. 常用的syscall命令

   读入整数
   li $v0, 5     # read an integer into $v0
   syscall
   

   输出字符串
   la $a0, space   # $a0 = address of null-terminated string to print
   li $v0, 4       
   syscall
   

   输出整数
   move $a0, out    # $a0 = integer to print
   li $v0, 1
   syscall
   

   读入字符
   li $v0, 12      # $v0 contains character read
   syscall
   

   结束程序
   li $v0, 10
   syscall
   

6. 除法：商存在lo中，余数存在hi中； 乘法：低四位存在lo中，高四位存在hi中

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递归

首先需要理解递归本身的性质或运行流程，在此基础上进行mips编写
mips代码示例为全排列一题

• 递归流程：判断是否终止递归、进入终止输出并回溯 或 进入包含递归模块的核心部分

  • 递归模块重点：递归终止条件、递归进入变量存储、递归回溯
  1. 递归终止条件
  • 即递归终止的情况
  2. 递归进入变量存储
  • 递归中参数的存储
    • 进入新一轮递归前的参数
  • 每个递归跳转指令的下一指令的地址的存储
    • $ra中存储着jal recursion指令的下一指令,即本次递归结束时的下一条指令地址

      sw $ra, 0($sp)		# store address
      addi $sp, $sp, -4
      sw index, 0($sp)
      addi $sp, $sp, -4   # store index 
      sw i, 0($sp)
      addi $sp, $sp, -4	#store i
      

  3. 递归回溯
     • 按照存储顺序的逆序将本递归的参数取回来继续完成本次递归函数

       sw $ra, 0($sp)		# store address
       addi $sp, $sp, -4
       sw index, 0($sp)
       addi $sp, $sp, -4   # store index 
       sw i, 0($sp)
       addi $sp, $sp, -4	#store i
       

     • 递归回溯后的操作:

           bne $t4, 8, nxt
           li $s1, 0
       nxt:
           add $s2, $s1, $s0
           sw $s2, fib_array($t4) 
           move $s1, $s0		#前前一个
           move $s0, $s2		# $s0 前一个
           jr $ra
       

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tips

1. 由于寄存器数量问题，经常会有反复使用同一寄存器的操作，为避免复用了不该改动的寄存器，.eqv从$s7或者$t7开始由大到小使用
2. 寄存器名字经常会造成写着写着迷糊的情况，建议勤用.eqv，命名直观最重要,如果缺寄存器则一定要多加注释帮助自己理清思路！
3. 做题逻辑
   3.1 先理清题目的模块顺序，比如约瑟夫环的题目：先读入n，再循环结构得到所需结果的数组，最后输出模块
   3.2 将核心模块的具体流程落实写出来，可以是伪代码的形式，也可以是直接写出C，然后将寄存器与核心变量一一对应
   3.3 逐层对照翻译，或者是按照汇编的思路写完，注意初始化、结尾跳转、寄存器使用情况
   3.4 最好是一遍写对，写完之后，如果是偏简单的题目加简单注释，稍复杂的务必加详细的注释，然后再去debug

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课上测试

1. 上机调试好环境之后不要再随意按键盘上的键了，机房电脑重启很烧时间。

2. 遇到Bug优先考虑局部修改，而不是全盘推倒重写。一是不一定有或不一定想得到更好的算法，而是重写耗时颇高。

   • 此类汇编题目有限制步数要求时，如果TLE了，优先考虑删减掉大部分情况下不必要的步骤（而不是傻乎乎的想不出来别的做法自闭）。

3. 翻译C的mips汇编题目时，可以稍微调整判断语句的顺序以更适用于汇编的书写。

4. 如果担心数据数量过多，直接压栈操作，不过务必记得存储栈顶地址。

5. 程序末尾务必加上结束程序的指令(li $v0, 10 \n syscall),否则如果习惯将跳转执行模块label写在末尾的话，程序可能会死循环/玄学bug，该点可以通过调试发现问题，如果是边操作边输出，此类情况输出应正确。