C++編寫簡易mips32彙編器

【仿真】基于仿真的 32 位虛拟計算機設計與實作 Mips32指令系統

實作内容：

• 完成Mips32指令的取指、譯碼、計算、訪存和寫回五個步驟的軟體模拟
• 能夠像系統輸入機器語言源程式
• 能夠對内部寄存器進行初始化
• 能夠運作程式
• 能夠檢視運作結果，能夠反映指令的執行過程
• 模拟五段流水線的執行過程
• 解決了資料相關問題
• 反映了流水線的執行過程
• 完成了圖形界面的開發

運作截圖如下：

【注】本系統着重于功能的實作，是以在一些細節方面與硬體不符。

（一 ）類說明

Mips32指令類的聲明

class Mips32_instruction
{
public:
	void init();
	int IF();//取指階段
	void ID();//譯碼階段
	void EX();//計算階段
	void MEM();//訪存階段
	void WB();//寫回階段
	char instruction[33];
	string op;//6：代表位數
	string rs;//5
	string rt;//5
	string rd;//5
	string shamt;//5
	string func;//6
	string immediate;//16
	string address;//26
	char type;
	int result;//存放資料計算結果
	int add_result;//存放位址計算結果
	int rs_num = 0;//rs編号
	int rt_num = 0;//rt編号
	int rd_num = 0;//rd編号
	int shamt_num = 0;//shamt數值
	int immediate_num = 0;//立即數數值
	int address_num = 0;//轉移後指令位址
	int memory_address = 0;//資料訪存位址
	string order;
	int rs_data, rt_data;//取數
};
           

指令類初始化的對象為一條Misp32指令。

（1）一條指令具有5個階段：取指，譯碼，計算，訪存，寫回，用類函數進行實作。

（2）Mips32指令分為幾種類型（可以參考其他文章的Mips32指令大全），利用變量type進行區分，友善譯碼函數的實作

五段流水線類的聲明

class Pipeline
{
public:
	Mips32_instruction Task[5];
	int Task_Pro[5];
	int IF_Used = 0, ID_Used = 0, EX_Used = 0, MEM_Used = 0, WB_Used = 0;
	//
	void System_Run();//取指階段
};
           

（1）同一時間隻能同時運作5條Mips32指令

（2）利用變量判斷指令運作的狀态（e.g:IF_Used=0代表該指令下一步執行取指階段）

（二）全局變量的聲明

extern HDC	g_hdc, g_mdc;       //全局裝置環境句柄
extern HBITMAP g_hBackGround;  //定義位圖句柄
extern wchar_t sz[100];
extern HWND edit_ip;
extern HWND Start_Button;//定義首頁開始按鈕
extern HWND Help_Button;//定義首頁幫助按鈕
extern HWND End_Button;//定義首頁結束按鈕
extern vector<char> Instruction_Memory;//指令段記憶體
extern int Data_Memory[256];//資料段記憶體
					 //指令資料分開存放 解決資源相關問題
extern string Register_name[32];//寄存器名
extern int reg_result[32];//解決資料相關問題，定向傳送，結果緩沖寄存器
extern int clock_cycle;//時鐘周期
extern int PC;//程式計數器
extern int PC_Next;//若為零則無控制相關問題，否則存放預測位址
extern int PC_Len;//存放指令條數
extern int regis_init;//程式運作前是否初始化寄存器和記憶體

				   //譯碼結果存儲，顯示在圖形界面
extern string instruction_out;
extern string rt;
extern string rs;
extern char outtype;
extern int outimmediate;
extern int special;
           

(三)五段流水線的實作

int start = 0;
void Pipeline::System_Run()
{
	instruction_out = "";
	int i, sign = 0;
	IF_Used = 0, ID_Used = 0, EX_Used = 0, MEM_Used = 0, WB_Used = 0;
	if (clock_cycle == 0)
		Task_Pro[0] = 0;
	if (clock_cycle == 1)
		Task_Pro[1] = 0;
	if (clock_cycle == 2)
		Task_Pro[2] = 0;
	if (clock_cycle == 3)
		Task_Pro[3] = 0;
	if (clock_cycle == 4)
		Task_Pro[4] = 0;
	for (int k = 0; k < 5; k++)
	{
		i = (start + k) % 5;
		switch (Task_Pro[i])
		{
		case 0://取指
			if (IF_Used == 0)
			{
				if (Task[i].IF())
				{
					IF_Used = i + 1;
					Task_Pro[i] = (Task_Pro[i] + 1) % 5;
				}
			}
			break;
		case 1://譯碼
			if (ID_Used == 0)
			{
				Task[i].ID();
				ID_Used = i + 1;
				Task_Pro[i] = (Task_Pro[i] + 1) % 5;
			}
			break;
		case 2://計算
			if (EX_Used == 0)
			{
				Task[i].EX();
				EX_Used = i + 1;
				Task_Pro[i] = (Task_Pro[i] + 1) % 5;
			}
			break;
		case 3://訪存
			if (MEM_Used == 0)
			{
				Task[i].MEM();
				MEM_Used = i + 1;
				Task_Pro[i] = (Task_Pro[i] + 1) % 5;
			}
			break;
		case 4://寫回
			if (WB_Used == 0)
			{
				sign = 1;
				Task[i].WB();
				WB_Used = i + 1;
				Task_Pro[i] = (Task_Pro[i] + 1) % 5;
			}
			break;
		}
	}
	clock_cycle++;
	if (sign)
		start = (start + 1) % 5;
}
           

源碼位址：https://github.com/850552586/Mips32

請大家多多star~

謝謝啦

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