MARS MIPS 模擬器

MARS MIPS 模擬器是 MIPS 處理器的組合語言編輯器，彙編器，模擬器和偵錯程式，由密蘇里州立大學（ src ）的 Pete Sanderson 和 Kenneth Vollmar 開發。

你在這裡免費獲得 MARS。至於安裝 4.5 版本，你可能需要從此處為你的系統提供合適的 Java SDK

在組裝之前，這個模擬器的環境可以簡單地分成三個部分： 左上角的編輯器，正在編寫所有程式碼，編輯器/輸出正下方的編輯器和代表 CPU 的暫存器列表對於我們的計劃。

組裝後（通過簡單地按 F3）環境發生變化，兩個新的段獲得編輯器的位置： 文字段在哪裡

i）每行彙編程式碼在基本列中清除偽指令（我們將在一秒內討論）

ii）程式碼列中每條指令的機器程式碼，

以及資料段，我們可以看一下具有 little-endian 順序的處理器的記憶體表示。

組裝完成後，我們可以一次性（F5）或逐步（F7）執行我們的程式碼，並將執行的幾個步驟倒退到後面（F8）。

現在，讓我們看一下上面的示例程式碼並解釋每一行：

.text
.globl main
main:            #main function

li    $v0, 11    #11=system code for printing a character, $v0=register that gets the system code for printing as value
la    $a0, 'a'   #'a'=our example character, $a0=register that accepts the character for printing
syscall          #Call to the System to execute our instructions and print the character at the a0 register 

li $v0, 10       #11=system code for terminating, $v0=register that gets the system code for terminating (optional, but desirable)
syscall          #Call to the System to terminate the execution

MARS 接受並匯出 .asm 檔案型別的檔案

但是上面的程式碼只列印了一個字元，那麼好的 Hello World 呢？怎麼樣，不知道，新增一些數字還是什麼？好吧，我們可以改變我們的一點點：

.data               #data section 
str: .asciiz "Hello world\n"  
number: .word 256
 
.text                 #code section 
.globl main 
main: 
li       $v0, 4                #system call for printing strings 
la       $a0, str              #loading our string from data section to the $a0 register
syscall  
       
la       $t0, number        #loading our number from data section to the $t0 register
lw       $s1, 0($t0)        #loading our number as a word to another register, $s1 

addi     $t2, $s1, 8         #adding our number ($s1) with 8 and leaving the sum to register $t2

sw       $t2, 0($t0)        #storing the sum of register $t2 as a word at the first place of $t0

li       $v0, 10               # system call for terminating the execution
syscall 

在通過 MARS 說明結果之前，需要對這些命令進行更多解釋：

• 系統呼叫是作業系統提供的一組服務。要使用系統呼叫，需要將呼叫程式碼放入$ v0 暫存器以進行所需操作。如果系統呼叫有引數，則將它們放在$ a0- $ a2 暫存器中。這是所有系統呼叫。

• li（load immediate）是一個偽指令（稍後我們將討論），它立即載入一個帶有值的暫存器。la（載入地址）也是一個偽指令，用於將地址載入到暫存器。使用 li $v0, 4，$ v0 暫存器現在已經將 4 作為值，而 la $a0, str 將 str 的字串載入到 $a0 暫存器。

• 一個字 （就我們所說的 MIPS 而言）是一個 32 位序列，其中第 31 位是最高有效位，第 0 位是最低有效位。

• lw（載入字）從儲存器傳輸到暫存器，而 sw（儲存字）從暫存器傳輸到儲存器。使用 lw $s1, 0($t0) 命令，我們載入到 $s1 暫存器，該暫存器位於 $t0 暫存器的 LSB 處（這就是 0 在這裡的符號，這個字的偏移量），也就是 256。$t0 這裡有地址，而 $s1 有值。sw $t2, 0($t0) 做了相反的工作。

• MARS 使用 Little Endian ，意味著一個字的 LSB 儲存到儲存器的最小位元組地址。

• MIPS 使用位元組地址，因此地址與前一個地址和下一個地址相差 4。

通過彙編之前的程式碼，我們可以進一步瞭解記憶體和暫存器的交換方式，從資料段中禁用十六進位制值：

或從資料段啟用 ASCII：

像這樣開始吧

$ java -jar Mars4_5.jar

建立此檔案並儲存。

    .text
main:
    li    $s0,0x30
loop:
    move    $a0,$s0        # copy from s0 to a0
    
    li    $v0,11        # syscall with v0 = 11 will print out
    syscall            # one byte from a0 to the Run I/O window

    addi    $s0,$s0,3    # what happens if the constant is changed?
    
    li    $t0,0x5d
    bne    $s0,$t0,loop
    nop            # delay slot filler (just in case)

stop:    j    stop        # loop forever here
    nop            # delay slot filler (just in case)

按 F3 組裝它，然後按執行。現在你開始編譯並執行 MIPS 程式碼。