MIPS Architecture Series – Phần 4: MARS

MIPS Architecture Series là chuỗi bài viết giới thiệu về kiến trúc MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) và các công cụ hỗ trợ phát triển chương trình dựa trên kiến trúc này. Trong phần này, chúng ta sẽ tìm hiểu về MARS – một phần mềm mô phỏng kiến trúc MIPS. Phần mềm này sẽ giúp chúng ta xây dựng, biên dịch và chạy chương trình MIPS một cách thuận tiện nhất.

Giới thiệu về MARS – MIPS Assembler and Runtime Simulator

MARS là một công cụ phần mềm được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Missouri-Rolla (nay là Đại học Missouri S&T). MARS cung cấp một môi trường mô phỏng kiến trúc MIPS, cho phép chúng ta viết, biên dịch và chạy chương trình MIPS trên máy tính.

Phần mềm MARS hỗ trợ nhiều tính năng quan trọng như:

• Biên dịch mã assembly MIPS thành mã máy
• Gỡ lỗi chương trình
• Hiển thị bảng biểu diễn bộ nhớ và thanh ghi
• Cung cấp các công cụ phân tích khác nhau để kiểm tra hiệu suất và tối ưu hóa chương trình.

Cách cài đặt MARS

Để có thể lập trình MIPS trên Windows hay bất cứ hệ điều hành nào thì chúng ta phải cần cài đặt MARS. MARS được viết trên nền Java nên chúng ta cần phải cài đặt Java Runtime Environment để chạy.

• Tải Java RE: Tại đây
• Tải MARS: Tại đây

Sau khi cài đặt Java RE, kích đúp vào file Mars.jar giao diện phần mềm sẽ thể hiện như sau: 

Vậy là chúng ta đã hoàn thành việc cài đặt MARS để lập trình MIPS.

Các thành phần trong MARS

Trong MARS, chúng ta có các thành phần quan trọng sau:

1. Editor: Đây là nơi chúng ta viết mã assembly MIPS. Nó cung cấp các tính năng như kiểm tra cú pháp, gợi ý từ khóa và màu sắc mã để giúp chúng ta dễ dàng viết chương trình.
2. Memory: Bảng biểu diễn bộ nhớ của kiến trúc MIPS. Chúng ta có thể thấy giá trị hiện tại của các ô nhớ và thực hiện các thao tác đọc/ghi.
3. Registers: Bảng hiển thị các thanh ghi trong kiến trúc MIPS. Chúng ta có thể theo dõi giá trị hiện tại của các thanh ghi và thực hiện các thao tác đọc/ghi.
4. Console: Khu vực hiển thị đầu ra của chương trình. Chúng ta có thể in các thông điệp hoặc giá trị từ chương trình vào đây.
5. Buttons: MARS cung cấp các nút điều khiển cho việc biên dịch, chạy và dừng chương trình, cũng như các tác vụ gỡ lỗi khác.
   • 5.a. Compile: Biên dịch chương trình thành mã HEX.
   • 5.b. Run: Chạy chương trình.
   • 5.c. Step-by-step Run: Chạy từng dòng lệnh.
   • 5.d. Reset Registers: Reset giá trị tập thanh ghi về mặc định (0x00000000).
6. Source: Cung cấp mã HEX của từng dòng lệnh và địa chỉ của nó (giá trị thanh ghi PC, đọc thêm tại: MIPS Architecture Series – Phần 2: Lệnh).

Hướng dẫn biên dịch và chạy chương trình MIPS trên MARS

Để biên dịch và chạy chương trình trên MARS, bạn có thể làm theo các bước sau:

1. Viết mã assembly MIPS trong trình soạn thảo (Editor) của MARS.
2. Nhấn nút “Assemble the current file” (Nút 5.a.) để biên dịch mã assembly thành mã máy.
3. Nếu không có lỗi cú pháp hoặc lỗi nào, bạn có thể nhấn nút “Run the current program” để chạy chương trình. (Nút 5.b.)
4. Kết quả đầu ra của chương trình sẽ được hiển thị trong khu vực Console. Bạn cũng có thể theo dõi giá trị của các thanh ghi và ô nhớ trong các bảng tương ứng.
5. Để dừng chương trình, bạn có thể nhấn nút “Stop the program” hoặc chỉnh sửa mã và biên dịch lại.

Kết luận

Với MARS, việc biên dịch và chạy chương trình MIPS trở nên dễ dàng và thuận tiện. Bạn có thể thực hiện các thí nghiệm và kiểm tra các ý tưởng một cách nhanh chóng và hiệu quả.