ICS Lab Note

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本校的Lab体验总结

lab1

  1. 实际上通过编写发现，为了编写方便，我将ASCII模板0和存放文件起始地址的位置调换(即0x3013和0x3012)，并将文件的内容连续(consecutively)放在从0x3013处的开始；随之变动的也有将LDR R3, x3013改为LEA R3, x3013，最开始没有注意到这个问题debug发现其实x3013里我设的值为’H’即x0048，按照原来的执行，它会提取x0048处的内容，因此单步执行到这行机器代码直接halt掉了，且估计是因为ACV异常导致的结果。
  2. 编写bin文件转化为obj之后调试发现，bin文件第一行的内容并没有被显示在主存中。因此可以推断第一行为程序执行的起始地址(可能是因为我没有仔细看实验手册吧:)。
  3. fgets执行成功文件指针自动后移; 格式化写入文件fprintf;
  4. a+: 以追加、可读写的方式打开文件，允许读写。若进行读操作，则从头开始读；若进行写操作，则将内容添加在末尾。若文件不存在，则创建文件。打开成功后返回文件指针，位置指针指向文件头部。
  • 完成时间3h

lab2

  1. Bug: Loop的次数不是所期望的3，因此需要改变影响loop次数的BR，将BRzp改为BRp，即可达到所期望的3次，结果为30.
  2. Bug: 应该把LDR改为LEA这样就可以提取存储单元的内容，而不是提取存储单元内容的内容(相当于间接寻址)，修改过后就为正确的了。
  3. Bug: x300C和x300B行应该调换位置。因为实际上R3寄存器的设置是作为loop的次数，同时LDR同样也可以生成条件码，这会导致意想不到的错误(比如对应文件地址里存储的是负数或者0就会终止循环得到意想不到的结果)
  4. Bug: 如果x3400地址单元内存的值为0，那么就会出现死循环的问题，单步调试之后发现在x3003处的BR指令并没有判断取数为0的情况，因此我做出了这样的调整。在x3003处将BRn改为BRnz
  • 完成时间2h

lab3

  1. 将输入的 大写/小写字母 转化为 小写/大写字母 输出到显示屏上，如果是别的字符则输出error.
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           .ORIG  x3000           ; program start at x3000
           LD     R2, TERM        ; Load negative of ASCII 7
    AGAIN  TRAP   x23             ; input syscall
    ; judge the range of R0
           LD     R5, UPMIN       
           ADD    R5, R5, R0     
           BRn    OTH             ; if input < A, jump to OTH
           LD     R5, UPMAX      
           ADD    R5, R5, R0      
           BRnz   U2L             ; if input <= Z, jump to U2L
           LD     R5, LOWMIN      
           ADD    R5, R5, R0      
           BRn    OTH             ; if input < a, jump to OTH
           LD     R5, LOWMAX      
           ADD    R5, R5, R0
           BRnz   L2U             ; if input <= z, jump to L2U
           BR     OTH             ; the rest range of input.
    U2L    LD     R3, ASCII       ; load difference value
           BR     OUTPUT
    L2U    LD     R3, ASCII2
    ;
    ; handle alpha
    ;
    OUTPUT ADD    R1, R2, R0      ; if input 7, jump to halt.
           BRz    EXIT            ; exit
           ADD    R0, R0, R3      ; trasforming u2l/l2u
           TRAP   x21             ; output syscall
           BR     AGAIN           ; unconditional loop
    ;
    ; if the character not an alpha, handle from there
    ;
    OTH    ADD    R1, R2, R0
           BRz    EXIT
           LEA    R3, ERROR       ; load prompt pointer
    LOOP   LDR    R0, R3, #0      ; load character
           BRz    AGAIN
           TRAP   x21             ; it may change the value in R1
           ADD    R3, R3, #1      ; load next character
           BR     LOOP
    TERM   .FILL  xFFC9           ; xFFC9 is negative of ASCII 7(x0037)
    ASCII  .FILL  x0020           ; The difference value between upper case and lower case
    ASCII2 .FILL  xFFE0           ; xFFE0 is negative of -20
    UPMIN  .FILL  xFFBF           ; xFFBF is negative of ASCII A
    UPMAX  .FILL  xFFA6           ; xFFA6 is negative of ASCII Z
    LOWMIN .FILL  xFF9F           ; xFF9F is negative of ASCII a
    LOWMAX .FILL  xFF86           ; xFF86 is negative of ASCII z
    EXIT   TRAP   x25             ; halt
    ERROR  .STRINGZ "Input character error!"
           .END
  2. gets函不包含换行符(\n)
  • 完成时间2h

lab4

汇编语言

1.编写完程序之后发现有报错log, 于是配合上vscode+vim插件可以直接在代码中定位错误信息，将报错log(主要时label名字输入错误)全部修改正确。

2.汇编成功后，debug发现书上有两个小错误，最开始以为x-0A是0x0A但后面发现并不是，而是0x0A的取补数来判定值, 还有x-03和x-09也是一样的。后来ADD后面只能跟5个Bit的值，遂用#-10表示,因此改为:

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3.debug发现这一段条件码判断的有问题，应该是照着敲的时候敲错了太粗心了…!第一步和负的ASCII的0比较应该是判断BRn才为NOT A integer, 事实上我写成了BRp才造成了这样的错误，而且还漏写了大于9的边界判断，下面是Debug错误图:

ImageImage

正确应该改为:

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4.输入+测试会crash，随后我设置断点缩小了BUG的范围，找到了对应的位置，最后确定是因为这一段代码输入错，可以能是因为重复恢复R5寄存器，也可能是以为忘记恢复R7寄存器的值。crash的图片:

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错误代码的图片:

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改正了这部分代码, 恢复正常:

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5.debug排错技巧，先在某个特定的函数位置打好断点再看源代码是否有误，并屏感觉有不合理的地方对照课本，最后走一遍单步调试.

6.仔细查看这行代码并没有实际的意义，于是对照可课本发现确实是敲错了:

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7.查看了Display的源代码发现显示的其实是栈顶元素(一个符号位三个数字)，也就是刚输入的ASCIIBUFF。衍生出了一个问题，如果上上次输入的是一个3位数字，且上次输入的是一个2位数字，那么ASCIIBUF的2位数字会和3位数字的百位一起显示吗？因为实际上在ASCIItoBinary函数中会覆盖掉之前的内容。

8.测试了一下栈内一共可以存10个元素，于是看了一下地址分布，又确认了一下确实是这样(1 stackbase location + 9 stackmax locations):

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9.实际上POP和PUSH操作在发生underflow/overflow时是不会移动栈顶指针的，而是直接打印信息改变寄存器R5的值然后返回:

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10.每一次ADD操作弹栈取两个操作后求和，会检查值是否超出范围([-999, 999]).

11.MULT操作专门有一个寄存器存放sign bit, 方便两个操作数进行累加来完成乘法。还有如果其中有一个操作数为0则直接将这个值压入栈中，退出乘法操作。而且乘法只需要将作为累加次数的乘数的值变为正数即可，最后根据符号位取结果的时候，可以发现四种结果都是正确的。

12.发现有个BUG，在console中输入一个数字之后又backtrace将它清除再输入一个数回车就会出现Not a integer的报错，看了一下它的VALUE_LOOP的实现发现确实是有这么一个缺陷。

13.PUSH和POP默认操作的都是R0寄存器

14.查看clear函数源码，发现仅仅是将栈顶指针初始化为空(即初始化为stackbase再-1)

15.又发现一个BUG：输入百位数Display显示乱码，进而导致相加的结果出错。有两个原因：1.push值到栈中出错(PUSH_VALUE)A2B。2.或者B2A的过程中出错。经过定位之后发现输入到ASCIIBUFF中的三个数字是完整的存在里面的，难道是转换出错？开始往Display函数上打断点，可以发现在单步执行通过Binary2ASCII前后ASCIIBUF的值发生了变化，经过之前:

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经过之后，可以看出ASCIIBUFF中的值已经发生了变化：

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接下来又试了一下两位数，经过这个函数后显示的结果是正确的，难道是课本代码出错？？？Not！又进一步精确了错误的位置，发现如果是两位数，在发现在栈中的值就是所输入的两位数的值，而三位数的时候就变成了随机的值，因此可以推断问题不是出在B2A而是处在A2B往栈中存的值不正确导致最后Display从栈中取二进制数时打印出错!(刚好就只剩A2B的源代码没看哈哈哈)。以下是输入123，栈中值错误：

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仔细阅读了A2B的源代码定位到了错误(从十六进制转化为十进制时使用MASK的对象应该是R4,也就是刚LD过来的内容):

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修改过后，成功了！:

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16.最后说一下A2B的设计，我本以为是数位的ASCII码来和’0’做减，没想到是和x000F的MASK取模也行，太妙了！

  • 完成时间5h

C语言

1.难受了windows下是carriage return + linefeed, 我提取的字符是一位….我很难受。遂换一个策略

2.scanf后面接个getchar吸收换行符

  • 完成时间5h