PCSpim-Tutorial.pdf

### PCSpim 教程详解 #### 一、PCSpim 概述 **PCSpim** 是一款广泛使用的 **MIPS 汇编语言模拟器**，它可以帮助学习者理解 MIPS 架构下的指令集及其工作原理。通过模拟 MIPS 处理器的行为，用户可以在不使用实际硬件的情况下编写、测试和调试 MIPS 汇编代码。 #### 二、安装与配置 PCSpim ##### 1. 下载与安装 - 从指定网址（http://sourceforge.net/projects/spimsimulator/files/）下载 **PCSpim_9.1.4.zip** 文件。 - 解压压缩包后运行 `setup.exe` 完成安装过程。注意本教程假设读者正在使用的是 Windows 7 操作系统，并且安装的是 PCSpim 9.1.4 版本，这也是 CSE 实验室机器上预装的版本。 ##### 2. 配置 - 对于 64 位系统的用户，在首次运行 Spim 时可能会遇到缺少异常处理器的问题（通常是因为找不到 exceptions.s 文件）。如果遇到这个问题，可以通过以下步骤解决： - 打开 Spim 的设置窗口（Simulator -> Settings...） - 在“Load exception file”部分更改路径至 `C:\Program Files (x86)\PCSpim\exceptions.s` - 在本次课程中，我们将模拟真实的处理器（“裸机”），包括延迟分支和延迟加载等功能。因此，在设置中需要进行如下配置： - 打开主菜单中的设置选项（Simulator -> Settings...） - 按照教程所示进行配置。特别需要注意的是必须准确设置所有参数，否则可能会导致模拟器出现奇怪的行为或无法运行代码。 #### 三、编写并运行第一个程序 ##### 1. 编写 MIPS 汇编代码 - 使用文本编辑器（推荐 Vim 或 Emacs）编写以下简单的 MIPS 汇编代码，并将其保存为 `simple.s` 文件： ```mips # simple.s .text .globl _start _start: # 一些简单的算术运算 addiu $t0, $0, 3 # 将 0 + 3 的结果存入寄存器 t0 addiu $t1, $0, 4 # 将 0 + 4 的结果存入寄存器 t1 addu $t2, $t0, $t1 # 将 t0 + t1 的结果存入寄存器 t2 sll $t3, $t2, 2 # 将寄存器 t2 的值左移 2 位 (等同于乘以 4) # 退出程序 addiu $v0, $0, 10 # 准备退出 (系统调用 10) syscall # 退出程序 ``` 这段代码实现了简单的加法和左移操作，并最终通过系统调用结束程序执行。 ##### 2. 在 Spim 中打开并运行程序 - 打开 Spim 软件，通过 File -> Open 选项加载刚刚保存的 `simple.s` 文件。 - 如果 Spim 提示清除当前程序并重新初始化模拟器，请选择 Yes。 - 此时，Spim 主界面会分为四个部分： - **寄存器区**：显示每个寄存器的内容，向下滚动可查看浮点寄存器。 - **文本段**：展示已加载到模拟器中的代码。每一行代表一条指令，从左到右依次显示指令地址、指令的十六进制表示形式以及对应的汇编指令。 通过以上步骤，用户可以成功地在 PCSpim 中编写、加载并运行自己的 MIPS 汇编代码。这不仅有助于深入理解 MIPS 指令集的工作原理，也为后续更复杂的程序设计打下坚实的基础。