- 模块和样例 @Linkai Peng
- 测试和报告 @Linly
- 整合和挖矿 @Frank
- ① 做一个计算sha256的C程序
让程序尽可能不会被优化，每行代码的操作尽量少 - ② 把C程序改写成MIPS指令，一行一行改也用不了多久
都有C代码了为什么不去在线或者自助-target mipsel叉编？叉编的代码我们的汇编器是不能识别的，且不是所有指令我们的CPU都能处理。（有大佬的脚本除外 - ③ 修改我们的CPU处理不了的MIPS指令
这里可以拓展CPU指令集，也可以通过已支持的指令完成。
添加功能是可行的，我们在ALU中添加了除法和乘法的ip核，并扩展了(div mult mfhi mflo mthi mtlo)指令。
然而32位除法器需要CPU主周期降低32倍，以保证ALU能完成除法。这对于性能的打击过大，为了不让Project升级成双周期CPU，我们删除了乘除法功能。
优化\替代是可行的，对于a%/b且b=2^n的除法，可以用srl b,b,n计算除法结果，用andi b,b,2^n计算余数。
对于其它特殊除数，也可以尝试优化成位运算，如 $t6=$t5/10 ：
srl $20,$t5,1 #($t5 >> 1)
srl $18,$t5,2 #($t5 >> 2);
addu $22,$18,$20 #$22 = ($t5 >> 1) + ($t5 >> 2);
srl $18,$22,4 #($22 >> 4);
addu $22,$22,$18 #$22 = $22 + ($22 >> 4);
srl $18,$22,8
addu $22,$22,$18 #$22 = $22 + ($22 >> 8);
srl $18,$22,16
addu $22,$22,$18 #$22 = $22 + ($22 >> 16);
srl $22,$22,3 #$22 = $22 >> 3;
sll $18,$22,2
addu $18,$18,$22
sll $18,$18,1
subu $23,$t5,$18 #$23 = $t5 - ((($22 << 2) + $22) << 1);
addiu $1,$0,1
subu $1,$23,$1
slti $1,$1,9
bne $1,$0,sjmp1
addiu $22,$22,1
sjmp1:
addu $t6,$22,$zero #t6=$22 + ($23 > 9);如上位移和按位与的原理，可以使用sw完成sb命令：
or $23,$t6,$zero #paramater 1
addiu $22,$t2,0 #paramater 0 2
andi $20,$22,3
srl $18,$22,2
sll $18,$18,2
lw $28, 0($18)
sll $20,$20,3
addiu $21,$zero,255 #init 14
sllv $21,$21,$20
nor $21,$21,$zero #14 11110000111111111
and $21,$28,$21 #14 0101000010101010
sllv $22,$23,$20
or $22,$22,$21
sw $22,0($18) #paramater 2
or $t6,$23,$zero #paramater 1至此，我们可以在编写的CPU上完成所有Mars上可以执行的操作。
- ④ 将指令修改到最简
替换不支持的指令，如 可被addi替代的指令 li,move
替换复杂指令，如 须被lui 0x1234 + ori 0x5678替代的指令addi 0x12345678
替换有歧义的指令，如 可被addi 0x9c40替代的指令addi 40000 - ④ 编译上板
程序可以按sha256算法正常计算哈希，通过脚本验算。
CPU算力约为1KH/s,在不超频的情况下算力是RTX 3090的十万分之一，假设挖ETH，运行一天约有0.01元的毛利润(2021/5/25)。
很不幸，Mars运行一切正常，仿真结果却完全错误
冷静分析，多次仿真并比对Mars和MinisysAv生成的汇编代码，发现MinisysAv对指令格式要求十分严格，而Mars要求比较宽松且会转化有歧义的代码。
事实上只需要替换Jal和J两条指令的基址由0x400000到0x0即可使用Mars生成的指令做coe，Mars效率相比MinisysAv好像VS和DEV的区别(x
Mars和MinisysAv生成的汇编的区别具体差异如下
如下表：
| 原汇编指令 | MinisysAv反汇编 | MinisysAv执行后$1的值 | Mars反汇编 | Mars执行后$1的值 |
|---|---|---|---|---|
| addiu $1, $0, 65535 | Syntax Err | - | lui $2, 0 ori $2, $2, 0xffff addu $1, $1, $2 |
65535 |
| addiu $1, $0, 0xffff | addiu $1, $0, 0xffff | -1 | lui $2, 0 ori $2, $2, 0xffff addu $1, $1, $2 |
65535 |
| addiu $1, $0, -1 | addiu $1, $0, 0xffff | -1 | addiu $1, $0, 0xffff | -1 |
立即数为0xFFFF时，decoder的立即数扩展会将高16位补1，于是$1=0xFFFFFFFF。
而Mars通过高位lui，低位ori，$1=0x00000000 -> 0x0000FFFF
我们知道单一指令携带的立即数不能超过2^16，对于有歧义的汇编指令，两种汇编处理方式不同：
- Mars会默认立即数不超过2^32，如果超出2^16如果超出则拆分指令，通过lui立即数高16位和ori立即数16低位两步将立即数存入寄存器，再通过寄存器运算完成指令。
- MinisysAv只会限制立即数在-32768(0xFFFF)~32767(0X7FFF)之间，如果以立即数4位16进制传递，MinisysAv会不加检查地直接嵌入代码中。
如下表：
| 原数据声明 | MinisysAv汇编 | Mars汇编 |
|---|---|---|
| test : .ascii "1234123" | 34333231, 00000000 |
34333231, 00333231 |
| test : .asciiz "1234123" | 34333231, 00000000 |
34333231, 00333231 |
| test : .half 0xffff,0xffff,0xffff | ffffffff, 00000000 |
ffffffff, 0000ffff |
| test : .byte 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff | ffffffff, 00000000 |
ffffffff, 0000ffff |
对于MinisysAv，.align对齐也不会产生影响，汇编后未以word对齐声明的数据将会丢失。
Mars不会自动对齐word，但是不会丢失未对齐的数据。