计算系统基础知识点复习整理

整理者：ErinwithBMQ

# 第六章

1. 原码反码补码计算：正数的三个码都一样；负数的反码补码才和原码不一样，反码直接取反，补码取反加 1

2. 负数二进制位数扩展是在前面加 1

3. 32 位 IEEE 标准浮点数：第 31 位为符号， 23~30 位（共 8 位）为指数（转化为无符号整数，然后减 127，即为 2 的多少次方）， 0~22 位（共 23 位）为尾数，即 1.…… 后面的省略号部分。如果想正常表示一个数，符号位既不能最大（为 255，所有位都是 1），也不能最小（0）。

4. 非规格化浮点数（指数位全为 0）：2 的次方：1 - 127 =-126；隐藏位为 0，即为 0.……。用这个方式可以表示小于 2^-126 的数字。

5. 64 位 IEEE 标准浮点数：第 63 位为符号， 52~62 位（共 11 位）为指数（减 1023）； 0~51 （共 52 位）为尾数。

6. 将十进制小数转换为 IEEE 标准浮点数：

（1）先将小数写成普通二进制（如果是负数，写其绝对值，在后面转化为浮点数时将最高位设成 1 即可）。

（2）将普通二进制转化为规格化二进制，如 00101101.1101 -> 1.011011101 * 2^5

（3）将规格化二进制转化为 32 位 IEEE 标准浮点数。

1. 1.11111111111111111111111（二进制）约等于 2

# 第七章

1. 与运算 A・B，或运算 A+B （・可省去）

2. 德摩根定律及其他定律

分配律，吸收律，德摩根定律，其他恒等式重要。其实除了德摩根，其他三个都能通过上面基本的推出来

1. 按位取反：与 11111111 作按位异或运算

2. C 语言中的位运算符：& 与运算，| 或运算，~ 非运算，^ 异或运算，<<左移，>> 右移

3. 算数 / 逻辑左移、逻辑右移都是用 0 填充；算数右移，正数用 0 填充，负数用 1 填充

4. 运算符优先级：~ 非运算 >>>/<<左移右移>& 与 >^ 异或 >| 或

5. NMOS 晶体管漏极接正极 VDD，源极接负极 VSS；PMOS 与其相反。NMOS 接入正电压导通，PMOS 接入负电压导通。PMOS 管的栅极会加个圆

6. 一般都是栅极输入，漏极输出，源极接电源正极或接地

非门：上下 PMOS 与 NMOS 管相连

或非门：顶部两个 PMOS 管串联，下面两个 NMOS 管并联

或门：在或非门输出前再加一个非门

与非门：顶部两个 PMOS 管并联，下面两个 NMOS 管串联

与门：在与非门输出前再加一个非门

符号表示：

1. 译码器：输入少，输出多。n 个输入，2^n 个输出。如 2-4 线译码器，3-8 线译码器，只有一个输出有效

2. 多路选择器：n 条选择线， 2^n 个输入。由选择信号 S 决定哪个输入连接到输出。上面 2^n 个与门，下面一个或门。与门前非门情况不同（主要区分在这）

3. 加法器：（1）半加器：两个输入，两个输出（S 表示和，C 表示进位），分别是一个异或门和一个与门。符号是求和号加 CO

（2）全加器：三个输入，两个输出（S 表示和，C 表示进位）。上面两个异或门，AB 异或完的结果与 C 再异或；下面两个与非门，AB 与非，AB 异或结果与 C 与非，二者再与非一次。符号是求和号加 CO 加 CI

1. 数值比较器：

左边两个是非门

1. 用与或非表示异或与与或：

1. R-S 锁存器：由两个与非门（或者或非门）组成。工作原理是设置 R、S 来控制电路状态。

R：复位引脚 S：置位引脚。有两个输出 a、b（重点看 a）

S：1 R：1 ：保持状态（保持现有 a 的值）

S：1 R：0 ：“复位 / 置 0” 状态（将 a 变为 0）

S：0 R：1 ：“置位 / 置 1” 状态（将 a 变为 1）

S：0 R：0 ：错误

如果是两个或非门：SR 都为 0 时保存 a，都为 1 时错误。其他相同。

1. 门控 D 锁存器：输入控制门电路（两个与非门）+ R-S 锁存器。

两个输入：WE 与 D

WE = 1 时，输出（a） = D;WE = 0，S = R = 1，输出状态不变（保持 a 的值）

1. 主从 D 触发器：由两个门锁 D 锁存器构成

2. 时序逻辑电路：找有几个状态，以及到各个状态的条件

# 第八章 冯・洛依曼模型

1. 冯・洛依曼模型

2. 组成部分

处理单元与控制单元是 CPU 的主要组成部分

1. 存储器（RAM）：包括基本存储原件、寄存器与主存储器，其中寄存器读取速度最快。

寻址能力：存储在每一个单元中信息的位数。

2^32×8 位：一共有 2^32 个存储单元（地址空间，唯一可识别的单元总数），每个存储单元可以存 8 位（寻址能力，8 位为字节可寻址）。总量 4GB

SRAM：静态随机访问存储器，供电状态下能一直保存；DRAM：动态随机访问存储器，需要不断刷新，而且关机会丢失数据。

・访问其存储器的一个单元需要 n 位 / 使用 n 位地址：地址空间为 2^n

・8 位为 1 字节；4 字节为 1 字长（DLX 指令集）

1. 4×2 位存储器实例

（1）4×2 位：存储空间为 4（4 个单元），寻址能力为 2 位（一个单元里有 2 位数据）

（2）注意谁是地址线，谁是字线

（3）有一个译码器和两个多路选择器

（4）

A：地址，选择存入 / 输出哪个地址的内容

WE：1 为存储数据，0 为读取数据

D：输入 Q：输出

1. 处理单元

2. 算术与逻辑处理单元 ALU：ALU 一次正常处理的信息量大小通常被称为计算机的字长，每一次被处理的元素被称为一个字。每一个指令集结构都有自己的字长。DLX 是 32 位（4 个字节）

3. 寄存器堆 / 文件 Reg：功能是临时存取数据，因为其读取速度很快；每个寄存器都包含一个字。

4. 控制单元 PC

5. 功能：指挥信息的处理；跟踪指令的执行

6. PC：程序计数器 / 指令指针。控制单元中容纳下一条指令所在地址的寄存器。功能是跟踪要处理的下一条指令。

7. 输入 / 输出设备：外围设备

8. DLX 示例

9. 总线结构，多时钟周期

10. 寄存器（32 位）：寄存器堆 / 文件，程序计数器 PC，指令寄存器 IR

11. 多路选择器：有 DRMUX，AMUX，BMUX

12. 总线：由 32 根线和相关电子元件组成。允许传输 32 位信息，一次只可传输一个值

13. 存储器：MAR，主存地址寄存器，保存目的位置或数据来源位置的地址；MDR，主存数据寄存器，保存被写入地址或地址单元读入的数据（都是 32 位，一个字长）。

14. 存储器是 2^32 个存储单元，字节可寻址。

简单来说就是，MAR 存地址，MDR 存地址中对应的数据（要么是以其地址开头连续四个单元的数据，要么是 8 位扩展成 32 位）。如果要写入数据，那就是将 MDR 中的数据写入 MAR 存的地址对应的存储单元里

1. 处理单元： ALU 与寄存器堆。有 32 个整数寄存器，32 个浮点寄存器（DLX 子集没有这个）

2. 控制单元：①有限状态机，一个输入是 CLK，说明每个时钟周期持续的时间。②指令寄存器 IR，保存正在处理的指令，同时也是有限状态机的一个输入。③程序计数器 PC，记录下一条要被执行的指令所在的地址

3. 实心箭头：数据元素；空心箭头：控制信号

4. 输入 / 输出设备：键盘：数据寄存器 KBDR，状态寄存器 KBSR；显示器：显示寄存器 DDR，状态寄存器 DSR。详见第十二章

# 第九章 指令集结构

1. 指令集结构

2. 指令集结构 ISA：操作码＋操作数。

操作码：让计算机执行的操作。DLX 中分为算数 / 逻辑运算指令，数据传送指令，控制指令，浮点指令四种（按功能分）。

操作数：数据类型；DLX 中的寻址方式 —— 基址＋偏移量

1. DLX 指令操作类型：共 64 种指令类型，由 [31:26] 位定义（6 位），其中又分为 R 类型、I 类型、J 类型，总共有 91 条指令。

2. R 类型指令：[31:26] 位为 000000，[5:0] 位定义了函数，共 64 中可能的函数

3. 算数 / 逻辑运算指令：对整数进行处理；共有 37 个算术逻辑运算指令；除 LHI 加载高位立即数指令外，其他都是进行的二元运算，即两个源操作数和一个目标操作数

第一个源操作数：来自 32 个整数寄存器，[25:21] 位对应寄存器，SR1。如 R1 即为 00001，R5 即为 00011。

第二个源操作数：I 类型（立即数类型）：[15:0] 位直接读取立即数（补码）；R 类型：[20:16] 位对应寄存器，SR2。

目标操作数：I 类型：[20:16] 对应寄存器，DR；R 类型：[15:11] 位对应寄存器，DR。（SR1、SR2、DR 可以相同）

ADDI：使用立即数的相加指令。将 SR1 内数值与立即数相加存入 DR 中

SUBI：使用立即数的相减指令。将 SR1 内数值与立即数相减存入 DR 中

ANDI：使用立即数的与运算指令。将 SR1 内数值与立即数进行与运算存入 DR 中

ORI：或运算

XORI：异或运算

SLEI：设置是否小于等于操作。若 SR1 中数值小于等于立即数，则 DR 设为 1，否则为 0

SLTI：设置是否小于操作。若 SR1 中数值小于立即数，则 DR 设为 1，否则为 0

SEQI：设置是否相等条件操作

SRAI：算术右移立即数操作。将 SR1 中数值立即右移立即数对应的位数存入 DR。注意负数是补 1。可用来表示一些除法如除 2 除 4 等

SRLI：逻辑右移立即数，道理同上，不过负数补 0

SLLI：左移立即数。用来表示乘法

LHI：加载高位立即数指令。没有 SR1（全为 0），只有 DR。将立即数左移 16 位后加载至 DR 中。如立即数原来为 x1234（本来就只有 16 位），左移 16 位变为 x12340000 加载至 DR 中。（DR 是 32 位的）

1. R 类型操作指令：将上面的立即数全部变为 SR2 内存的数值，去掉 I（如 ADD、SUB）

除 LHI 指令，其他运算指令均有 I 类型和 R 类型

1. 数据传送指令：基址寄存器 + 偏移量

LW：字加载指令。将 SR1 内数值加上立即数得到一个地址，将以该地址为起始地址的连续四个单元内的数值（一个字）加载至 DR 中。

LB：字节加载指令。将 SR1 内数值加上立即数得到一个地址，将以该地址内的数值（一个字节）加载至 DR 中。前面不足的位数补全（负数应该还是用 1 补吧？）

SW：字存储指令。将 SR1 内数值加上立即数得到一个地址，将 DR 中的数值（一个字）存储到以该地址为起始地址的连续四个单元中。

SB：字节存储指令。将 SR1 内数值加上立即数得到一个地址，将 DR 中的最低八位（一个字节）存储到以该地址对应的单元中。

1. R0：绝对地址。里面的数值只能全是 0，不可以改变

2. 边界对齐：LW、SW 指令里基址＋偏移量的地址必须是 4 的倍数（因为加载存储的是字）

另外，地址用十六进制表示，立即数是二进制，加的时候注意一下

1. 运算指令与数据传送指令每次使 PC＋4. 因为一条指令占用 4 个存储单元（一个存储单元 8 位，一条指令 32 位）

2. 控制指令：改变被执行的指令的顺序

①条件分支：仅使用 SR1。分为 BEQZ（等于 0 时分支）和 BNEZ（不等于 0 时分支）

取指令阶段：PC+4（这时 PC 已经是下一条指令的地址了）

译码 / 取寄存器：接着计算 PC（已经加过 4）+ 立即数，得出目标指令地址

完成分支阶段：BEQZ：若 SR1 为 0，则将上一步得到地址加载至 PC；若 SR1 不为 0，PC 不变，正常进入下一条指令。（BNEZ 与其相反）

②无条件跳转指令：JR 指令与 J 指令

JR：DR、立即数全为 0，仅使用 SR1。将 SR1 内的数值加载到 PC

J：[25:0] 的数值＋4＋PC-> PC

③TRAP 指令：改变 PC，是它指向属于操作系统的某部分的存储地址，作用是让操作系统执行一些任务 —— 调用服务例程。（见后面章节）

1. DLX 指令处理

存储器：地址空间 2^32（即 4G）个单元。地址标识符是 32 位二进制，或 8 位十六进制。寻址能力是 8 位。访问字只需访问其起始地址，但需要是 4 的倍数，即边界对齐。

1. 高位优先，字的高位字节放在内存的低地址端。

2. 寄存器：每一个寄存器中的存储位数是 32 位的字。有 32 个通用寄存器，5 位编码识别。其中，R0 内必须是 0. 还有 32 个浮点寄存器，标记为 F0、F1…… 单精度浮点数一个寄存器，双精度浮点数两个寄存器。

3. 指令处理：多时钟周期

4. DLX 指令执行阶段：①取指令 ②译码 / 取寄存器 ③执行 / 有效地址 / 完成分支 ④访问内存 ⑤存储结果。每条指令需要进行其中的 3-5 个阶段

5. DLX 的有限状态机：每一步都是由控制单元的有限状态机控制，一个周期接一个周期地控制整个程序执行。以时钟周期为单位持续运行指令，停止时钟（运行锁清 0），则停止指令的运行。

6. DLX 运行示例

7. 取指令阶段：①PC -> MAR；ALU 中进行 PC+4 的计算 ②PC+4 -> PC；M [MAR] -> MDR ③MDR -> IR

8. 译码 / 取寄存器阶段：①使用指令的操作码，进行译码，控制指令执行 ②根据指令取寄存器，获得源操作数传给 ALU 的寄存器 A 和寄存器 B③在 ALU 中计算 PC＋IR [15:0] 符号扩展的和，将结果存储在 ALUOut 寄存器中（可能该结果没有用，但是还会进行）

9. 执行 / 有效地址 / 完成分支：三种选择（选择其一）：①执行算数 / 逻辑运算，结果存储在 ALUOut 中 ②计算有效地址，结果存储在 ALUOut 中 ③完成分支跳转

10. 访问内存：（如果要访问内存的话）ALUOut -> MAR；M [MAR]（该地址开头四个单元的数据） -> MDR

11. 存储结果：将结果写到目标（应该是 DR）中

# 第十章 机器程序语言设计

1. 机器程序语言设计

2. I 类型指令和 R 类型指令分别的特点：I 类型可以访问内存，但速度较慢；R 类型是寄存器之间的操作，不能访问内存，速度较快

3. 三种基本结构：顺序、选择、循环

・选择中 J 指令的立即数：子任务 1 的指令数目乘 4

・循环中 J 指令是返回生成条件指令

# 第十一章 汇编语言

1. 汇编语言

2. 汇编语言四个部分：标记 操作码 操作数；注释。其中，标记与注释可选。不区分大小写。注释前要加；

3. 标记：以字母、下划线或 $ 开头，中间可包含下划线、字母或数字，以冒号结尾；操作码作为保留字，不能用做标记。标记用作立即数代表的是这条指令的地址

4. 操作码：如 ADD，ADDI…… 指令操作码的符号名

5. 操作数：寄存器则写 R0、R1…… 立即数前面加 #表示十进制，x 表示十六进制，b 表示二进制，如 #10，x16 等。与机器语言不同，汇编指令中 DR 在前面，SR1 在后面

6. 运算指令

I 类型汇编指令格式：OPCODE DR, SR1, Imm16 立即数也可以是标记

R 类型汇编指令格式：OPCODE DR, SR1, SR2

1. LHI：LHI DR, Imm16 立即数可以是标记，此时是将标记对应地址的高 16 位值赋给 DR，如地址是 x30001A00，则赋值 x30000000

2. 数据传送指令：

LW/LB DR, Imm16(SR1)

SW/SB Imm16(SR1), DR

立即数可以使用标记

1. 控制指令：

BEQZ/BNEZ：OPCODE SR1, LABEL 最后是标记，即目标地址。此时不需要再计算 PC+4 + 立即数。而是符合要求就直接跳转到标记地址

J：J LABEL 直接跳转到标记地址

JR：JR SR1

TRAP：TRAP Imm

1. 伪操作：以。作为第一个字符

数据区：

①.dataaddress : 将下面的数据放在数据区的某一个地方（address 为其起始地址）

注意，该地址必须是 4 的倍数。

如果不是 4 的倍数：.alignn : 将下面的数据加载到以 n 个 0 结尾的地址里

②.wordword1, word2, ... : 将字 1，字 2，…… 存储在连续的存储单元中

③.bytebyte1, byte2, ... : 将字节 1，字节 2，…… 存储在连续的存储单元中

④.ascii “string1”,“string2”, ... : 将字符串 1，字符串 2，…… 存储在存储器中。.asciiz 与其相似，不同是 .asciiz 会在字符串结尾再存储一个 0.（相当于 C 语言中的 \0）

⑤.spacesize: 预留空间，留出 size 个字节

代码区：

① .textaddress : 将指令放在存储器的某个地方。不是 4 的倍数时也要用.align

②.globallabel : 全局标记，让该标记在其他文件中也可以使用

1. 汇编过程：“两趟” 扫描：第一趟，标识出符号（标记）对应的二进制地址，建立符号表；第二趟，把汇编指令翻译成机器指令。此时使用地址计数器 LC（它与程序计数器 PC 的不同：LC 是当前地址，PC 是下一条指令的地址）

2. 立即数是标记的 ADDI 指令，如果地址无法用 16 位的立即数表示，解决方法：翻译成两条指令。

如，addi R1, R0, numbers，numbers 为 x3000000C，将其拆分成两条语句翻译：

LHI R1, x3000

ADDI R1, R0, x000C

注意接下来是 LC+8 而不是 + 4。

立即数是标记的 SW 指令：如 SW sum (R0), R3 ，sum 是 x30000034

翻译成两条指令：LHI R5 x3000 SW x0034 (R5), R3 （使用临时寄存器 R5）

LC+8 -> LC

翻译成多条指令后，符号表也需要调整

1. 寄存器分配规则

变量多于寄存器数目时，就要使用存储器。—— 第十四章，栈的存储结构

# 第十二章 输入输出

1. 输入和输出

2. ** 键盘和显示器：** 面向流的设备，一个字符一个字符地按顺序读写

3. 键盘设备寄存器：32 位。KBDR 键盘数据寄存器：只有 [7:0] 用来存放数据（一个字节），其他都是 0；KBSR 键盘状态寄存器：[0] 位，就绪位

4. ** 显示器设备寄存器：**32 位。DDR 键盘数据寄存器：只有 [7:0] 用来存放数据（一个字节），其他都是 0；DSR 键盘状态寄存器：[0] 位，就绪位

5. ** 内存映射的 I/O：** 采用内存映射的方式表示 I/O 设备。比如，xFFFF0000——xFFFF0003，不再是存储器里的某个数据的地址，而是代表 KBSR 的地址

6. R.W=0：加载信号；R.W=1：存储信号（？）

7. 异步的处理与同步机制：需要状态寄存器。KBSR [0] 为 1 时，键盘不能用；当读取完上一个输入的字符时，KBSR [0] 清 0，允许读入下一个字符。KBSR [0] 为 0 时，代表没有新的字符输入，不进行后面的读取操作。

每当显示器完成了一个字符的显示，就将 DSR [0] 设为 1，允许进行下一个字符的显示；每当处理器正在向显示器写字符时，将 DSR [0] 设为 0，不进行新的显示字符的操作。

1. 轮询机制：周期性检查状态位。缺点是浪费时间。—— 中断机制的出现

# 第十三章 自陷例程和中断

1. 自陷例程和中断

2. 自陷 (TRAP) 指令 —— 系统调用，通过调用操作系统来完成任务

1. TRAP 机制 1—— 服务例程：操作系统的一部分，代表用户执行的一组程序。DLX 有 256 个服务例程。

几个常见的：

1. **TRAP 机制 2——TRAP 向量表：包括了 256 个服务例程的起始地址（实际是代码区的起始地址）** 的表，每个起始地址占用四个存储单元（32 位）。这张表被存储在存储单元的 x0000 0000 到 x0000 03FF 中。

・数据区与代码区：数据区的起始地址在代码区起始地址之前的 x100 个单元

1. TRAP 机制 3——TRAP 指令：调用操作系统代表用户程序执行某一服务例程，完成后把控制权还给用户程序。根据 TRAP 向量，相应服务例程首地址 -> PC，并且要记得提供返回路径。

TRAP 指令处理：①取指令：PC + 4 -> PC。②译码③计算有效地址：TRAP 向量（26 位）扩展成 32 位，再左移 2 位（乘以 4）④TRAP 向量（计算后） -> MAR，M [MAR] -> MDR。

⑤写回：PC -> R31（提供返回路径），MDR -> PC（开始服务例程）

在 TRAP 服务例程中，最后一条指令是 JR R31，使得控制返回用户程序的正确位置

1. 寄存器的保存与恢复：①被调用者保存：在服务例程内部的一开始进行保存 ②调用者保存：在调用服务例程前进行保存，一般出现在服务例程内部调用另一个服务例程之前，而且保护的一般是 R31（调用服务例程时会将 R31 改掉）

原则是哪个程序知道哪些寄存器被接下来的操作所破坏，处理问题的就应该是哪一个程序。

1. 停机服务例程（TRAP x00）：MCR [0]：机器控制寄存器，有内存映射地址。要将其清 0

2. 中断驱动的 I/O：I/O 设备能够强制程序中止，让处理器执行 I/O 设备的请求；请求完成后让停止的程序继续进行。

3. 中断信号（INT）的产生：满足两个条件：①KBSR,DSR 的就绪位为 1，表示需要服务

②中断允许位（IE），大多数设备中是设备状态寄存器的一部分。设为 1 或 0，取决于是否给其权利去请求服务。

中断请求信号（IRQ）是就绪位与 IE 的逻辑与；各个设备发出的 IRQ 经过或门，产生 INT 信号

1. 原因寄存器（CAUSE）：如果某个设备发出 IRQ 信号，就会将原因寄存器的相应位设为 1。作用是记录哪些设备发出 IRQ 信号。CAUSE [15:8] 是中断未决位。

2. 状态寄存器（SR）：SR [0] 表示中断允许位（IE），如果 SR [0] 为 0，那么所有 I/O 设备都不能中断处理器（所有设备的 IE 位都能被 SR [0] 同时改写），在这种情况下只能采用轮询访问 I/O 设备；如果 SR [0] 为 1，那么允许所有 I/O 设备中断处理器。CAUSE 和 SR 都是 DLX 的特殊寄存器，只能在特权模式下（操作系统）访问。

3. 测试 INT 信号：将指令执行的最后一步改为：写回，并检测 INT 信号。如果 INT 信号为 0，则正常进行下一条指令；若为 1，则保存并改变程序状态，之后将 PC 加载为 x80001000，进行中断服务例程。

・EPC：用于保存中断发生时 PC 中的值

・SR [0]：进入中断服务例程时，为避免来自其他设备的中断信号的干扰，需要将其清 0。所以 SR [0] 也需要保存起来

・SR [1]：表示正在运行的程序处于特权（设为 0）还是非特权（设为 1）模式。当进入中断服务例程时，SR [1] 改为 0. 所以 SR [1] 也需要保存

・中断发生时，SR [2] 保存 SR [0] 的值，SR [3] 保存 SR [1] 的值。

1. 中断优先级：有 6 个硬件优先级，PL0,PL1,...PL5，数字越高，优先级越高；速度越高的 I/O 设备，优先级越高。最低的优先级下允许所有中断，最高的优先级下屏蔽所有中断。

・DLX 的中断优先级采用 SR [15:8]（中断掩码位）表示，与 CAUSE [15:8] 一一对应，从左至右优先级依次降低。CAUSE 中的未决中断要等到相应的屏蔽位为 1 时，才能引起处理器的处理。

1. 中断服务例程：

①第一项任务：将 CAUSE [15:8] 与 SR [15:8] 进行逻辑与运算，看发生了哪些允许的中断。如果多于一个，则选择优先级高的

②服务该中断

③从中断返回：首先清空 CAUSE 寄存器；接着使用 RFE 指令，将 PC 恢复为 EPC 内的值，SR [0] 恢复为 SR [2] 内的值，SR [1] 恢复为 SR [3] 内的值。

1. 中断嵌套：

例如，在中断服务例程中进行键盘处理例程时，如果允许被比键盘优先级高的设备所中断，那么在读取 KBDR 之前，要先执行：

①保存 SR,EPC 的值

②将 SR [15:12] 设为 1，SR [11:8] 设为 0，即屏蔽比当前设备优先级低的中断（键盘优先级为 1），允许优先级高的设备的中断。

③将 SR [0] 改为 1，即允许中断

因为改变了 SR [15:8] 和 SR [0] 的值，所以在结束键盘服务例程之前，要先将 SR [0] 设为 0，再将 SR 与 EPC 还原。（使用栈结构存储程序状态）

1. C 语言中的 I/O：scanf: “% d”，“% lf”，从标准输入流的第一个非空白字符（抛弃掉之前的空白，无论这个找到的非空白是否为数字）开始，找到多位数字（至少一位），以 “非数字” 结束（不抛弃，仍然留在输入流中）。

# 第十四章 子例程

1. 子例程

2. ** 调用 / 返回机制：** 计算子例程的起始地址，加载到 PC，并保存返回地址。结束后，使用返回地址加载 PC。与 TRAP 指令相似，R31 被加载返回地址，最后一条指令是 JR R31.

3. ** 与 TRAP 指令的区别：**TRAP 指令服务例程包括操作系统资源，由系统程序员编写；子例程由相同程序员或其他人编写

4. JAL 与 JALR 指令（调用子例程指令）：

①JAL：与 J 指令相同，不过多了一步返回地址 -> R31

汇编格式： JAL LABEL

②JALR：与 JR 指令相同，不过多了一步返回地址 -> R31

汇编格式： JALR SR1

1. 同样要有寄存器的保存与恢复，与服务例程类似。通常使用被调用者保存。注意 R31 的保存

2. ** 使用子例程，必须知道：** 地址、功能（不需要知道具体实现）、传给子例程的值。返回值。（类似 C 语言函数）

3. .extern 伪操作：.extern SQRT 告诉编译器标记 SQRT 是由其他程序片段（即模块）提供的。要求 SQRT 标记在库例程中被标记为.global SQRT，即可以被其他程序片段所使用。

4. 栈：一种抽象数据类型，后进先出。PUSH：压栈，POP：出栈

5. 在存储器中实现栈：由一组存储单元和 “栈指针”（寄存器 R29）组成。栈指针即为栈的栈顶，最后压入的元素的存储单元地址。

・每次压栈，栈指针减 4；每次出栈，栈指针加 4

・返回值不需要压栈；临时寄存器不需要压栈。具体看计算阶乘的例子

1. 为变量分配存储空间：当寄存器数量不足时，最常用的保存在寄存器里，不常用的放到存储器里。

2. 存储器组织：

全局数据区：全局变量

帧指针：R30，栈的基址，理解为当前栈的栈底。也可称作框架指针，动态链接

# 第十五章 函数

1. 函数

2. C 语言中，任何调用者的局部变量对于被调用函数都是不可见的。

3. C 语言的编译过程：预处理、编译、链接

・预处理：寻找以 “#” 开头的预处理指令。与 DLX 的伪操作相似

・编译：产生机器代码

・链接：将目标文件与库的目标文件等等链接，生成可执行映像

1. 寄存器分配约定：

1. 是否允许递归：即函数是否允许调用它本身。C 语言允许。编译器为每一次函数调用分配一个活动记录。每一次函数调用都会在存储器中为其局部数值获得它自己的空间，返回时活动记录将被回收。通过 “** 运行时栈”** 实现活动记录的分配。

2. 函数调用机制：

①调用函数使用参数寄存器保存变元（应该就是传给被调用函数的值）。如果大于 4 个，将其分配到运行时栈。（在函数调用前完成）

②被调用函数完成活动记录的分配：将一些寄存器的值保存到运行时栈中 —— 寄存器的保存；如果局部变量寄存器不足，将局部变量压入运行时栈。

③被调用函数执行任务

④被调用函数完成工作时，活动记录从栈中弹出，并且控制返回到调用函数

⑤调用函数的控制返回后，执行代码取回被调用函数的返回值

1. 函数调用结束时的出栈：要按顺序，后进先出：弹出变元（如果函数内部还调用了其他函数），弹出局部变量，恢复保存的寄存器，恢复动态链接（R30），恢复返回地址（R31），最后 JR R31。控制返回后，再取得返回值

2. 如无必要，可以不保存 R31，可以不使用 R30

# 第十六章 指针和数组

1. 指针和数组

2. 数组：在存储器中连续存储。在 [] 中提供下标，即偏移量。同样是基址 + 偏移量的表示方式。数组的名字即为数组的基址，但数组名不能被重新赋值。

・注意数组越界

1. 二维数组：一行一行地存储。a [n] 代表着第 n 行的首地址

int p [4][4]：p 类型为 *int (p)[4] ，指向一维数组的指针，或者也可以说是指向指针的指针

p+i: 第 i 行地址，但实际与下面那个意思不一样

*(p+i) <=> p[i]，第 i 行首地址（第一个数据的地址）

*((p+i)+j) <=> p[i][j]

・DLX 通路：