计算机组成与设计

名词、术语

机器零：机器数表示的零的形式，在数轴上表示为0点及其附近的一段区域

浮点数规格化：

串行进位：

并行进位：

微指令：

主存存取时间：

多重中断：

通道控制字：

总线目标设备：

指令系统：

定点数：

微操作：

外中断：

通道状态字：

相变型光盘：

总线宽度：

计算机的语言：MIPS

寄存器 寄存器号 用途 调用时是否保存
$zero 0 常数0 不适用
$v0 - $v1 2 ~ 3 返回值 否
$a0 - $a3 4 ~ 7 参数 否
$t0 - $t7 8 ~ 15 临时变量 否
$s0 - $s7 16 ~ 23 对应保存的变量 是
$t8 - $t9 24 ~ 25 更多临时变量 否
$gp 28 指向静态数据区的保留寄存器 是
$sp 29 栈指针 是
$fp 30 帧指针 是
$ra 31 返回地址 是
$at 1 汇编器保留
$k0 - $k1 26 ~ 27 操作系统保留

32个的理由：

  1. 越小越快
  2. 指令格式位数的限制

指令：

add $s1, $s2, $s3 # $s1 = $s2 + $s3

sub $s1, $s2, $s3 # $s1 = $s2 - $s3

addi $s1, $s2, 20 # $s1 = $s2 + 20

补码取反加1原理：
$$
x + \bar{x} = -1 \
x + \bar{x} + 1 = 0 \
-x = \bar{x} + 1
$$

将有符号数作为无符号数来处理，是一种检验 0 <= x < y 的低开销方法，常用于检查数组的下标是否越界

1
2
3
4
5
int fact (int n)
{
    if (n < 1) return (1);
    else return (n * fact(n - 1));
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
fact:
	addi $sp, $sp, -8
	sw   $ra, 4($sp)
	sw   $a0, 0($sp)
	slti $t0, $a0, 1     # test for n < 1
	beq  $t0, $zero, L1
	addi $v0, $zero, 1   # return 1
	addi $sp, $sp, 8     # pop 2 items, 本应该加载$a0和$ra，但是n<1时，没有变化
	jr   $ra
L1: addi $a0, $a0, -1
    jal   fact           # call fact with (n - 1)
    lw   $a0, 0($sp)     # return from jal: restore argument n
    lw   $ra, 4($sp)
    addi $sp, $sp, 8
    mul  $v0, $a0, $v0   # return n * fact (n - 1)
    jr   $ra