Es un software de simulación que ejecuta programas en lenguaje de ensamblador para procesadores con arquitectura MIPS32.

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María Elena Navarrete Fernández
hace 8 años
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1 Arquitectura de Computadoras Jose Luis Tecpanecatl Xihuitl, Ph.D. Es un software de simulación que ejecuta programas en lenguaje de ensamblador para procesadores con arquitectura MIPS32. SPIM lee e inmediatamente ejecuta archivos en lenguaje ensamblador. SPIM es un simulador que incluye compilador y debbuger para la primera versión del procesador MIPS de 32 bits. Facultad de Ciencias 1

con arquitectura MIPS32. SPIM lee e inmediatamente ejecuta archivos en lenguaje ensamblador.

2 SPIM provee algunas operaciones básicas que simulan un sistema operativo. Este simulador tiene un tiempo de ejecución mucho mayor a una computadora MIPS real, de aproximadamente 100 veces mas lento. Porque utilizar un simulador, si la mayoría de la gente puede tener un PC con un procesador mas rápido que el SPIM? Respuesta: La Arquitectura de procesadores en PCs Intel 80x86s son poco regular y mucho mas compleja de entender y programar. Los simuladores proveen un ambiente de programacion, deteccion de errores y una mejor interface. Son herramientas que pueden ser modificadas lo contrario a un procesador en silicio. Carga, Debug y ejecuta programas en MIPS Facultad de Ciencias 2

Porque utilizar un simulador, si la mayoría de la gente puede tener un PC con un procesador mas rápido que el SPIM?

3 Debido a que SPIM es un simulador existen ciertas cosas que no son identicas a una computadora. Tiempo de ejecucion de instruccion Memoria del Sistema SPIM no simula memorias caches Memory Latency El procesador de MIPS- R2000 consiste de: Una unidad de procesamiento (enteros) Un par de coprocesadores Uno para manejar excepciones e interrupciones Otro para para operaciones de punto flotante. Facultad de Ciencias 3

procesador de MIPS- R2000 consiste de: Una unidad de procesamiento (enteros) Un par de coprocesadores

4 Para simular un programa dentro de PC SPIM debemos: Editar el programa en cualquier editor de texto (notepad). Salvarlo con extensión.asm (program.asm) Abrir PCSPIM Para compilar y cargar el archivo en el simulador, seleccionar --> File Open Para ejecutar el archivo existen dos opciones: Ejecutarlo completo usando F5, o Simulator Go Ejecutarlo por pasos usando F10, o Simulator Step Facultad de Ciencias 4

asm) Abrir PCSPIM Para compilar y cargar el archivo en el simulador, seleccionar --> File Open Para

5 Muestra todos los registros de la CPU y la FPU En esta seccion se muestran el codigo de tu programa y del sistema que es cargado automaticamente cuando SPIM comienza la ejecucion Cada instruccion esta desplagada como sigue: Direccion de Memoria de la instruccion (Hex) Instruccion codificada dela instruccion Descripcion del nemonico de la instruccion El 89 es el numero de la linea del archivo Facultad de Ciencias 5

desplagada como sigue: Direccion de Memoria de la instruccion (Hex) Instruccion codificada dela

6 En esta seccion de la consola se muestra los datos cargados en memoria y datos en el stack del programa. Mensajes y donde los errores aparecen Estructura de un Programa.data # inicio de la sección de datos cadena:.asciiz Hola UASLP # definición de una cadena.text # inicio de la sección de código.globl main # define el programa principal main: li $v0, 4 la $a0, cadena li $v0,10 #imprime la cadena # Termina el programa Facultad de Ciencias 6

asciiz Hola UASLP # definición de una cadena.text # inicio de la sección de código.

7 Los comentarios en un archivo de ensamblador comienzan con #. Cualquier caracter desde hasta el final de la linea es considerado un comentario. Identificadores son una secuencia de caracteres alfanumericos, guion bajo (_) y puntos (. ) Los identificadores nunca comienzan con numero. Las intrucciones son palabras reservadas que no pueden ser utilizadas como identificadores. Etiquetas son declaradas colocandolas al comienzo de una linea seguida de (:) Facultad de Ciencias 7

Identificadores son una secuencia de caracteres alfanumericos, guion bajo (_) y puntos (.

8 Etiquetas: es el nombre simbólico de una dirección de memoria. La etiqueta es lo primero que se coloca en una línea y le debe seguir dos puntos. La ejecución de un programa en SPIM comienza en la localidad con la etiqueta main. De la misma forma que una secuencia de bits puede ser utilizada para representar números, Los números también pueden ser utilizados para representar letras del alfabeto u otros caracteres. Cada numero representaría a un carácter. El código mas común es el ASCII Facultad de Ciencias 8

La ejecución de un programa en SPIM comienza en la localidad con la etiqueta main.

9 American Standard Code for Information Interchange (ASCII). El cual usa 7 bits para representar los caracteres Como primer programa realizaremos la suma de 1 mas 2 y el resultado será almacenado en el registro $t0. Guardar el archivo en add.asm El programa estará compuesto de: Comentarios Programa principal Finalizar Facultad de Ciencias 9

la suma de 1 mas 2 y el resultado será almacenado en el registro $t0.

10 Comentarios Estos son definidos mediante el símbolo # El comentario empieza desde el símbolo considerando toda la línea. Estos pueden ser colocados en cualquier lugar del programa. # By JLuis Tecpanecatl-Xihuitl -- 07/10/2009 # add.asm-- A program that computes the sum of 1 and 2, # leaving the result in register $t0. # Registers used: # t0 - used to hold the result. # t1 - used to hold the constant 1. Programa Necesitamos obtener el valor constante de 1 Lo cual se realiza mediante la suma inmediata Colocar la constante en el registro $t1 Sumar al registro $t1 el valor de 2 Colocar el resultado en el registro $t0 addi $t1, 1 # load 1 into $t1. add $t0, $t1, 2 # $t0 = $t Facultad de Ciencias 10

asm-- A program that computes the sum of 1 and 2, # leaving the result in register $t0. # Registers used: # t0 - used to hold the result. # t1 - used to hold the constant 1.

11 # By JLuis Tecpanecatl-Xihuitl -- 07/10/2009 # add.asm-- A program that computes the sum of 1 and 2, # leaving the result in register $t0. # Registers used: # t0 - used to hold the result. # t1 - used to hold the constant 1. main: # SPIM starts execution at main. addi $t1, 1 # load 1 into $t1. add $t0, $t1, 2 # $t0 = $t Como finalizar o como decirle a SPIM que detenga la ejecucion del programa? La instrucción especial suspenderá la ejecución del programa y pasa el control al sistema operativo. El sistema operativo revisara el contenido del registro $v0 para determinar que es lo que el programa esta pidiendo realizar. Recordar que el sistema operativo es también simulado y es parte de SPIM. Facultad de Ciencias 11

add $t0, $t1, 2 # $t0 = $t1 + 2. Como finalizar o como decirle a SPIM que detenga la ejecucion del programa?

12 Para salir de la ejecución del programa, se debe colocar el valor de 10 en $v0 (exit ) antes de ejecutar la instrucción. # By JLuis Tecpanecatl-Xihuitl -- 07/10/2009 # add.asm-- A program that computes the sum of 1 and 2, # leaving the result in register $t0. # Registers used: # t0 - used to hold the result. # t1 - used to hold the constant 1. main: # SPIM starts execution at main. addi $t1, 1 # load 1 into $t1. add $t0, $t1, 2 # $t0 = $t li $v0,10 # code 10 is for exit. # make the. # end of add.asm SPIM ofrece un pequeño conjunto de servicios parecidos a los que otorga el sistema operativo. Los servicios que otorga son principalmente de lectura y escritura de números, caracteres y cadenas. Facultad de Ciencias 12

main: # SPIM starts execution at main. addi $t1, 1 # load 1 into $t1. add $t0, $t1, 2 # $t0 = $t1 + 2. li $v0,10 # code 10 is for exit. # make the. # end of add.

13 La forma de realizar la llamada al sistema es la siguiente: li $v0, 4 la $a0,str # código para imprimir cadena # dirección de la cadena a imprimir # Imprime la cadena De la siguiente manera leeremos un entero: li $v0, 5 # código para leer un entero # Lee el numero Facultad de Ciencias 13

imprimir # Imprime la cadena De la siguiente manera leeremos un entero:

14 .data cadena:.asciiz Resultado =.text.globl main main: li $v0, 4 # llamada de sistema para print_str la $a0, cadena # Direccion de la cadena a imprimir # imprime cadena li $v0, 1 la $a0, 5 # llamada de sistema para print_int # Direccion de la cadena a imprimir # imprime entero Ahora nuestro programa leera un numero proporcionado por el usuario y el resultado será desplegado. Los pasos a seguir: 1. Leer dos números proporcionados por el usuario Dos registros son necesarios, $t0 y $t1 2. Realizar la suma El resultado es almacenado en $t2 3. Imprimir el resultado 4. Salir Facultad de Ciencias 14

5 # llamada de sistema para print_int # Direccion de la cadena a imprimir # imprime entero Ahora nuestro programa leera un numero proporcionado por

15 # By JLuis Tecpanecatl-Xihuitl -- 07/10/2009 # add.asm-- A program that computes the sum of 1 and 2, # leaving the result in register $t0. # Registers used: # $t0 - used to hold the first number. # $t1 - used to hold the second number. # $t2 - used to hold the sum of the $t1 and $t2. main: # SPIM starts execution at main. ## Get first number from user, put into $t0. ## Get second number from user, put into $t1. add $t2, $t0, $t1 # $t2 = $t0 + $t1. ## Print out $t2. li $v0,10 # code 10 is for exit. # make the. # end of add.asm # By JLuis Tecpanecatl-Xihuitl -- 07/10/2009 # add.asm-- A program that computes the sum of 1 and 2, # leaving the result in register $t0. # Registers used: # $t0 - used to hold the first number. # $t1 - used to hold the second number. # $t2 - used to hold the sum of the $t1 and $t2. main: # SPIM starts execution at main. ## Get first number from user, put into $t0. ## Get second number from user, put into $t1. add $t2, $t0, $t1 # $t2 = $t0 + $t1. ## Print out $t2. li $v0,10 # code 10 is for exit. # make the. # end of add.asm Facultad de Ciencias 15

## Get second number from user, put into $t1. add $t2, $t0, $t1 # $t2 = $t0 + $t1. ## Print out $t2. li $v0,10 # code 10 is for exit. # make the. # end of add.

16 # Registers used: # $t0 - used to hold the first number. # $t1 - used to hold the second number. # $t2 - used to hold the sum of the $t1 and $t2. main: # SPIM starts execution at main. ## Get first number from user, put into $t0. li $v0, 5 # load read_int into $v0. # make the. move $t0, $v0 # move the number read into $t0. ## Get second number from user, put into $t1. li $v0, 5 # load read_int into $v0. # make the. move $t1, $v0 # move the number read into $t1. add $t2, $t0, $t1 ## Print out $t2. move $a0, $t2 li $v0, 1 li $v0,10 # $t2 = $t0 + $t1. # move the number to print into $a0. # load print_int into $v0. # make the. # code 10 is for exit. # make the. # end of add.asm Facultad de Ciencias 16

move $t0, $v0 # move the number read into $t0. ## Get second number from user, put into $t1. li $v0, 5 # load read_int into $v0. # make the.

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