31 j
i 0
(31–j)位 31 0 (32–(j–i) )位
(j–i)位 (i+1)位 0 000 (j–i)位
参考答案：
可以先左移9位，然后右移15位，即：
sll $s2, $s0, 9 srl $s2, $s2, 15
思考：(1) 第二条用算术右移指令sra 行不行？
不行，因为不能保证高位补0！
(2) 若第一条指令中的$s2改成其他寄存器R，则会带来什么问题？ 所用寄存器R的值被破坏！
9． 以下程序段是某个过程对应的指令序列。入口参数int a和int b分别置于$a0和$a1中，返回参数是该
过程的结果，置于$v0中。要求为以下MIPS指令序列加注释，并简单说明该过程的功能。
add $t0, $zero, $zero loop: beq $a1, $zero, finish add $t0, $t0, $a0 sub $a1, $a1, 1 j loop
finish: addi $t0, $t0, 100 add $v0, $t0, $zero
参考答案：
1:将t0寄存器置零
2:如果a1的值等于零则程序转移到finish处 3:将t0和a0的内容相加，结果存放于t0 4:将a1的值减1
5:无条件转移到loop处
6:将t0的内容加上100，结果存放于t0 7:将t0的值存放在v0
该程序的功能是计算“100+a×b” 10． 下列指令序列用来对两个数组进行处理，并产生结果存放在$v0中。假定每个数组有2500 个字，
其数组下标为0到2499。两个数组的基地址分别存放在$a0和$a1中，数组长度分别存放在$a2和$a3中。要求为以下MIPS指令序列加注释，并简单说明该过程的功能。假定该指令序列运行在一个时钟频率为2GHz的处理器上，add、addi和sll指令的CPI为1；lw和bne指令的CPI为2，则最坏情况下运行所需时间是多少秒？
sll $a2, $a2, 2 sll $a3, $a3, 2
add $v0, $zero, $zero
add $t0, $zero, $zero
outer: add $t4, $a0, $t0 lw $t4, 0($t4) add $t1, $zero, $zero inner: add $t3, $a1, $t1 lw $t3, 0($t3) bne $t3, $t4, skip
addi $v0, $v0, 1
skip: addi $t1, $t1, 4
bne $t1, $a3, inner addi $t0, $t0, 4 bne $t0, $a2, outer
参考答案：
1:将a2的内容左移2位，即乘4 2:将a3的内容左移2位，即乘4 3:将v0置零 4:将t0置零
5:将第一个数组的首地址存放在t4 6:取第一个数组的第一个元素存放在t4 7:将t1置零
8:将第二个数组的首地址存放在t3 9:取第二个数组的第一个元素存放在t3 10:如果t3和t4不相等，则跳转到skip 11:将v0的值加1，结果存于v0 12:将t1的值加4，结果存于t1
13:如果t1不等于a3，即还未取完数组中所有元素，则转移到inner 14:将t0的值加4
15:如果t0不等于a2，即还未取完数组中所有元素，则转移到outer 该程序的功能是统计两个数组中相同元素的个数。 程序最坏的情况是：两个数组所有元素都相等，这样每次循环都不会执行skip。因此，指令总条数为：5+2500×(3+2500×6+2)=37512505，
其中：add,addi和sll的指令条数为：4+2500×(2+2500×3+1)=18757504 lw和bne的指令条数为： 1+2500×(1+2500×3+1)=18755001 所以：程序执行的时间为：(2GHzclock的clock time=1/2G=0.5ns) (18757504×1+18755001×2) ×0.5ns = 28133753ns≈0.028s 11． 用一条MIPS指令或最短的指令序列实现以下C语言语句：b=25|a。假定编译器将a和b分别分配到
$t0和$t1中。如果把25换成65536，即b=65536|a，则用MIPS指令或指令序列如何实现？ 参考答案：
只要用一条指令ori $t1, $t0, 25就可实现。
如果把25换成65536，则不能用一条指令ori $t1, $t0, 65536来实现，因为65536（1 0000 0000 0000 0000B）不能用16位立即数表示。可用以下两条指令实现。
lui $t1, 1
or $t1, $t0, $t1
12． 以下程序段是某个过程对应的MIPS指令序列，其功能为复制一个存储块数据到另一个存储块中，存
储块中每个数据的类型为float，源数据块和目的数据块的首地址分别存放在$a0和$a1中，复制的数据个数存放在$v0中，作为返回参数返回给调用过程。在复制过程中遇到0则停止，最后一个0也需要复制，但不被计数。已知程序段中有多个Bug，请找出它们并修改。
addi $v0, $zero, 0
loop: lw $v1, 0($a0) sw$v1, 0($a1) addi $a0, $a0, 4 addi $a1, $a1, 4 beq$v1, $zero,loop 参考答案：
修改后的代码如下： addi $v0, $zero, 0 loop: lw $v1, 0($a0) sw $v1, 0($a1) beq $v1, $zero, exit addi $a0, $a0, 4 addi $a1, $a1, 4 addi $v0, $v0, 1 j loop exit: 13． 说明beq指令的含义，并解释为什么汇编程序在对下列汇编源程序中的beq指令进行汇编时会遇到问
题，应该如何修改该程序段？
here: beq$s0, $s2, there ……
there: addi $s1, $s0, 4 参考答案：
beq是一个I-型指令，可以跳转到当前指令前，也可以跳转到当前指令后。其转移目的地址的计算公式为：PC+4+offset×4，offset是16位带符号整数，用补码表示。因此，分支指令beq的相对转移范围如下。
其正跳范围为：0000 0000 0000 0000（4）~ 0111 1111 1111 1111（217=4+(215–1)×4） 负跳范围为：1000 0000 0000 0000（4–217=4+(–215)×4）~ 1111 1111 1111 1111（0=4+(–1)×4） 超过以上范围的跳转就不能用上述指令序列实现。 因此，上述指令序列应该改成以下指令序列： here: bne $s0, $s2, skip j there skip: …… ……
there: add $s0, $s0, $s0 14． 以下C语言程序段中有两个函数sum_array和compare，假定sum_array函数第一个被调用，全局变
量sum分配在寄存器$s0中。要求写出每个函数对应的MIPS汇编表示，并画出每个函数调用前、后
栈中的状态、帧指针和栈指针的位置。
1 int sum=0;
2 int sum_array(int array[], int num) 3 { 4 int i; 5 for (i = 0; i 9 int compare (int a, int b) 10 { 11 if ( a>b) 12 return 1; 13 else 14 return 0; 15 } 参考答案（图略）： 程序由两个过程组成，全局静态变量sum分配给$s0。 为了尽量减少指令条数，并减少访问内存次数。在每个过程的过程体中总是先使用临时寄存器$t0~$t9，临时寄存器不够或者某个值在调用过程返回后还需要用，就使用保存寄存器$s0~$s7。 MIPS指令系统中没有寄存器传送指令，为了提高汇编表示的可读性，引入一条伪指令move来表示寄存器传送，汇编器将其转换为具有相同功能的机器指令。伪指令“move $t0, $s0”对应的机器指令为“add $t0,$zero,$s0”。 （1）过程set_array：该过程和教材中例5.10中的不同，在例5.10中array数组是过程sum_array的局部变量，应该在过程栈帧中给数组分配空间，但该题中的数组array是在其他过程中定义的，仅将其数组首地址作为参数传递给过程sum_array（假定在在$a0中），因此，无需在其栈帧中给数组分配空间。此外，还有一个入口参数为num（假定在$a1中），有一个返回参数sum，被调用过程为compare。因此，其栈帧中除了保留所用的保存寄存器外，还必须保留返回地址，以免在调用过程compare时被覆盖。是否保存$fp要看具体情况，如果确保后面都不用到$fp，则可以不保存，但为了保证$fp的值不被后面的过程覆盖，通常情况下，应该保存$fp的值。 栈帧中要保存的信息只有返回地址$ra和帧指针$fp，其栈帧空间为4×2=8B。 汇编表示如下： move $s0, $zero # sum=0 set-array:addi $sp, $sp, –8 # generate stack frame sw $ra, 4($sp) # save $ra on stack sw $fp, 0($sp) # save $fp on stack addi $fp, $sp, 4 # set $fp move $t2, $a0 # base address of array move $t0, $a1 # $t0=num move $t3, $zero # i=0 loop: slt $t1, $t3, $t0 # if i