C++编写简易mips32汇编器

【仿真】基于仿真的 32 位虚拟计算机设计与实现 Mips32指令系统

实现内容：

• 完成Mips32指令的取指、译码、计算、访存和写回五个步骤的软件模拟
• 能够像系统输入机器语言源程序
• 能够对内部寄存器进行初始化
• 能够运行程序
• 能够查看运行结果，能够反映指令的执行过程
• 模拟五段流水线的执行过程
• 解决了数据相关问题
• 反映了流水线的执行过程
• 完成了图形界面的开发

运行截图如下：

【注】本系统着重于功能的实现，因此在一些细节方面与硬件不符。

（一 ）类说明

Mips32指令类的声明

class Mips32_instruction
{
public:
	void init();
	int IF();//取指阶段
	void ID();//译码阶段
	void EX();//计算阶段
	void MEM();//访存阶段
	void WB();//写回阶段
	char instruction[33];
	string op;//6：代表位数
	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;//存放数据计算结果
	int add_result;//存放地址计算结果
	int rs_num = 0;//rs编号
	int rt_num = 0;//rt编号
	int rd_num = 0;//rd编号
	int shamt_num = 0;//shamt数值
	int immediate_num = 0;//立即数数值
	int address_num = 0;//转移后指令地址
	int memory_address = 0;//数据访存地址
	string order;
	int rs_data, rt_data;//取数
};

指令类初始化的对象为一条Misp32指令。
（1）一条指令具有5个阶段：取指，译码，计算，访存，写回，用类函数进行实现。
（2）Mips32指令分为几种类型（可以参考其他文章的Mips32指令大全），利用变量type进行区分，方便译码函数的实现

五段流水线类的声明

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();//取指阶段
};

（1）同一时间只能同时运行5条Mips32指令
（2）利用变量判断指令运行的状态（e.g:IF_Used=0代表该指令下一步执行取指阶段）

（二）全局变量的声明

extern HDC	g_hdc, g_mdc;       //全局设备环境句柄
extern HBITMAP g_hBackGround;  //定义位图句柄
extern wchar_t sz[100];
extern HWND edit_ip;
extern HWND Start_Button;//定义主页开始按钮
extern HWND Help_Button;//定义主页帮助按钮
extern HWND End_Button;//定义主页结束按钮
extern vector<char> Instruction_Memory;//指令段内存
extern int Data_Memory[256];//数据段内存
					 //指令数据分开存放 解决资源相关问题
extern string Register_name[32];//寄存器名
extern int reg_result[32];//解决数据相关问题，定向传送，结果缓冲寄存器
extern int clock_cycle;//时钟周期
extern int PC;//程序计数器
extern int PC_Next;//若为零则无控制相关问题，否则存放预测地址
extern int PC_Len;//存放指令条数
extern int regis_init;//程序运行前是否初始化寄存器和内存

				   //译码结果存储，显示在图形界面
extern string instruction_out;
extern string rt;
extern string rs;
extern char outtype;
extern int outimmediate;
extern int special;

(三)五段流水线的实现

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://译码
			if (ID_Used == 0)
			{
				Task[i].ID();
				ID_Used = i + 1;
				Task_Pro[i] = (Task_Pro[i] + 1) % 5;
			}
			break;
		case 2://计算
			if (EX_Used == 0)
			{
				Task[i].EX();
				EX_Used = i + 1;
				Task_Pro[i] = (Task_Pro[i] + 1) % 5;
			}
			break;
		case 3://访存
			if (MEM_Used == 0)
			{
				Task[i].MEM();
				MEM_Used = i + 1;
				Task_Pro[i] = (Task_Pro[i] + 1) % 5;
			}
			break;
		case 4://写回
			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;
}

源码地址：https://github.com/850552586/Mips32
请大家多多star~
谢谢啦
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