HNU 计算机系统 作业1

P33页，第3题

题目

在本章所设计的原型系统中，实现两个正整数相乘（假设乘积不超过127），并在虚拟程序中运行。

答案

汇编代码如下：

# 两个大于1的正数相乘
1 in R1			# 乘数a
2 movb R0,R1	# 乘数a存放到内存0000 0000
3 in R1			# 被乘数b
4 movi 1
5 movb R0,R1	# 被乘数b存放在内存0000 0001
		    	# 结果存放在内存 0000 0010
# 开始循环
6 movi 1		# R0中的值为1
7 movc R1,R0	# 从内存中取出值b
8 movi 1		# 设置R0中的值为1
9 sub R1,R0		# R1即b值减1，此时设置G值
10 movi 1
11 movb R0,R1	# b值需要保存回去
12 movi 0		# R0中设置为0，即内存地址0
13 movc R2,R0	# 取出a值
14 movi 2		# R0中设置为2，即内存地址0000 0010
15 movc R1,R0	# 取出结果
16 add R1,R2	# 做加法
17 movb R0,R1	# 将结果存回去
18 movd       	# 保存当前的PC值到R3
19 movi -12     # R0的值设置为-12
20 add R3,R0  	# R3的值加-12
21 jg         	# 如果第12行的减法设置G为1,就跳转
# 循环结束
22 movi 2		# R0中设置为2，即内存地址0000 0010
23 movc R1,R0	# 取出结果
24 out R1		# 打印结果
25 halt

在VSPM中运行情况如下：

P47页，第3题

题目

当我们调用汇编器的时候，下面代码中的每一行都会产生一个错误信息，请在机器上运行，阅读错误提示信息，并解释每一行是哪里出了错，如何修改。

movb $0xF,(%ebx)
movw %eax,(%esp)
movl (%eax),4(%esp)
movb %al,%sl
movl %eax,$0xFFFFFFFF
movw %eax,%bx
movb %si, 8(%esp)

答案

对于第一句movb $0xF,(ebx)，汇编后无错误。

对于第二句movw %eax,(%esp)，汇编后报错如下：

错误原因是%eax是32位寄存器，而movw是16位的数据传送指令，二者不匹配。应将movw改为movl。

对于第三句movl (%eax),4(%esp)，汇编后报错如下：

错误原因是mov指令不允许源操作数和目标操作数都是内存地址。应将(%eax)改为%eax。

对于第四句movb %al,%sl，汇编后报错如下：

错误原因是不存在%sl寄存器。应将%sl改为%bl。

对于第五句movl %eax,$0xFFFFFFFF，汇编后报错如下：

错误原因是$0xFFFFFFFF是立即数，而mov指令的目标操作数不能是立即数。应将%eax与$0xFFFFFFFF位置互换。

对于第六句movw %eax,%bx，汇编后报错如下：

错误原因是%eax是32位寄存器，而movw是16位的数据传送指令，二者不匹配。应将%eax改为%ax。

对于第七句movb %si, 8(%esp)，汇编后报错如下：

错误原因是%si是16位寄存器，而movb是8位的数据传送指令，二者不匹配。应将movb改为movw。

P48页，第6题

题目

假设下面的值存放在指定的存储器地址和寄存器中：

地址	值
0x100	0xFF
0x104	0xAB
0x108	0x13
0x10C	0x11

寄存器	值
%eax	0x100
%ecx	0x1
%edx	0x3

填写下表，给出下面指令的效果，说明将被更新的寄存器或存储器位置，以及得到的值。

指令	目的	值
addl %ecx,(%eax)
subl %edx,4(%eax)
imull $16,(%eax,%edx,4)
incl 8(%eax)
decl %ecx
subl %edx,%eax

答案

指令	目的	值
addl %ecx,(%eax)	内存地址0x100	0x100
subl %edx,4(%eax)	内存地址0x104	0xA8
imull $16,(%eax,%edx,4)	内存地址0x10C	0x110
incl 8(%eax)	内存地址0x108	0x14
decl %ecx	寄存器%ecx	0x0
subl %edx,%eax	寄存器%eax	0xFD

P48页，第7题

题目

我们经常可以看见以下形式的汇编代码行：

xorl %eax,%eax

但是在产生这段汇编代码的C语言代码块中，并没有出现EXCLUSIVE-OR操作。

（1）解释这条指令实现了什么操作。

（2）更直接表达这个操作的汇编代码是什么？

（3）比较同一个操作的两种不同实现的编码字节长度。

答案

（1）将%eax寄存器中的值和自己做异或，结果写回到%eax寄存器中。由于任何数与自身异或的结果为 0，故该指令的实际作用是将寄存器%eax的值清零。

（2）

movl $0,%eax

（3）xorl %eax, %eax的编码：机器码为31 C0，长度为2字节。短小高效，适合频繁清零的场景（如循环或函数初始化）；

movl $0, %eax的编码：机器码为B8 00 00 00 00，长度为5字节。需要编码一个 32位立即数$0，导致指令较长。