針對(duì)Lx5280 GUN 模擬器的正確性測(cè)試

夏興昇

（江蘇經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇 南京 211168）

在移植之后產(chǎn)生的針對(duì)Lx5280的模擬器是否符合需求，我采用聯(lián)合測(cè)試的方法，和匯編器as、調(diào)試器insight（gdb窗口形式）共同測(cè)試。綜合考慮對(duì)新增寄存器和對(duì)新增指令的測(cè)試，由于添加的寄存器和指令結(jié)合緊密，我采用對(duì)Lx5280各個(gè)新增功能分模塊測(cè)試。

被測(cè)指令程序的裝載，我通過(guò)兩種方式：

（1）通過(guò)匯編程序匯編指令后通過(guò)insight裝入。

（2）在Lx5280匯編沒(méi)有移植好前通過(guò)手動(dòng)匯編方式。在insight寄存器窗口給寄存器賦值及指令memory窗口在當(dāng)前指令地址處寫(xiě)入手動(dòng)匯編指令的的機(jī)器指令碼。這種方式也適用于在匯編、調(diào)試、模擬器聯(lián)合調(diào)試時(shí)確認(rèn)錯(cuò)誤范圍。同時(shí)可以增加測(cè)試的靈活性。

采用單步測(cè)試方法，測(cè)試結(jié)果通過(guò)insight寄存器窗口和memory窗口觀(guān)察。

詳細(xì)測(cè)試如下：

1 對(duì)Circular Buffers功能的測(cè)試

這里涉及cbs[0-2]、cbe[0-2]六個(gè)寄存器，涉及指令有LBP[.Cn]、LBPU[.Cn]、LHP[.Cn]、 LHPU[.Cn]、 LWP[.Cn]、 LTP[.Cn]、 SBP[.Cn]、SHP[.Cn]、 SWP[.Cn]、STP[.Cn]

指令格式：×××[.Cn]rT,(pointer)stride

如lbp.1 $5,($10)1

基本功能是：對(duì)point寄存器間接尋址后賦值給rT寄存器，即rT＝[point]。同時(shí)對(duì)point寄存器加上stride，即point+=stride。Cn值為0-2，決定采用三個(gè)Circular Buffers中那一個(gè)，0可省略。

測(cè)試步驟：

（1）測(cè)試 cbs[0-2]、cbe[0-2]賦值，如對(duì) cbs0 賦值

li $2,0xbfc00384

mtru $2,cbs0

通過(guò)insight寄存器窗口觀(guān)察，觀(guān)察賦值是否正確。

（2）測(cè)試存取字長(zhǎng)正確性，如以下指令

（3）測(cè)試有符號(hào)和無(wú)符號(hào)擴(kuò)展存取操作

在取字節(jié)和半字操作中，會(huì)把它們擴(kuò)展到32位存入通用寄存器。這里有帶符號(hào)擴(kuò)展和無(wú)符號(hào)擴(kuò)展。

首先通過(guò)memory窗口對(duì)($10)賦值0xff

（4）測(cè)試 point的自加，即 point+=stride

執(zhí)行后由于上溢發(fā)生，$10被賦值0xbfc00384，實(shí)現(xiàn)了存取數(shù)據(jù)buffer循環(huán)功能。

2 對(duì)Zero Overhead Loop功能的測(cè)試

這里涉及l(fā)pc0、lps0、lpe0三個(gè)寄存器,無(wú)相關(guān)新增指令。

基本功能：當(dāng)PC值和LPE0匹配時(shí)，且LPC0不等于0，則PC被賦值為L(zhǎng)PS0，同時(shí)LPC0減1，用硬件實(shí)現(xiàn)了的程序循環(huán)功能。

測(cè)試步驟：

（2）觀(guān)察結(jié)果

在單步方式下，程序運(yùn)行到lpe0（0xbfc003dc）后，就自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到lps0（0xbfc00384）,同時(shí)lpc0減 1，這樣循環(huán) 5次后結(jié)束循環(huán)，順序執(zhí)行0xbfc003dc后面程序。

3 對(duì)DMAC單元的測(cè)試

這里涉及 m0l、m0h、m1l、m1h、m2l、m2h、m3l、m3h、mmd 9 個(gè)寄存器，涉及指令有七類(lèi)，分別是

CMULTA

復(fù)數(shù)乘法

DIVA(U)

除法指令

MULTA(U)、MULTA2、MADDA(U)、MADDA2[.S]

乘法及乘加指令

MSUBA(U)、MSUBA2[.S]、MULNA2乘減指令

SUBMA[.s]、ADDMA[.s]

累加器加減指令

MTA2[.G]、MFA、MFA2

存取累加器到通用寄存器指令

RNDA2

累加器取整指令

測(cè)試步驟：

（1）測(cè)試 m0l、m0h、m1l、m1h、m2l、m2h、m3l、m3h、mmd 9 個(gè)寄存器的讀寫(xiě)操作及MTA2[.G]、MFA、MFA2指令。

（2）測(cè)試除法指令DIVA(U)

（3）測(cè)試復(fù)數(shù)乘法CMULTA

（4）測(cè)試乘加指令 MULTA(U)、MULTA2、MADDA(U)、MADDA2[.S]

（5）測(cè)試乘減指令 MSUBA(U)、MSUBA2[.S]、MULNA2

（6）測(cè)試?yán)奂悠骷訙p指令 SUBMA[.s]、ADDMA[.s]

（7）測(cè)試?yán)奂悠魅≌噶頡NDA2

（8）測(cè)試與mmd相關(guān)指令

mmd寄存器含有三個(gè)域，

MF選擇乘法的算數(shù)模式

0:整數(shù)模式

1:小數(shù)模式

MS選擇飽和溢出邊界

0:40位飽和

1:32位飽和

MT在32×32位乘法操作中截?cái)噙x擇

0:不截?cái)?/p>

1:在32×32位乘法中截?cái)?rS[15:00]x rT[15:00]乘積.

RND在RNDA2指令中的舍入取整選擇.

00:最接近（或偶）舍入取整

01:向正方向（大值）舍入

1x:保留

測(cè)試（2）－（7）都是在 mmd＝0 的測(cè)試，即整數(shù)模式，40 位飽和，不截?cái)?，最接近取整?/p>

在小數(shù)模式狀態(tài)下，乘法操作結(jié)果會(huì)主動(dòng)左移一位。相關(guān)指令有

MULTA(U)、MULTA2、MADDA(U)、MADDA2[.S]、MSUBA(U)、MSUBA2[.S]、MULNA2

小數(shù)模式測(cè)試代碼為：

飽和模式影響的指令是帶有[.s]的指令，MADDA2[.S]、MSUBA2[.S]、SUBMA[.s]、ADDMA[.s]

32位飽和模式測(cè)試代碼如下：

截?cái)嗄Ｊ皆?2位乘法下，會(huì)截?cái)鄏S[15:0]*rT[15:0]結(jié)果，相關(guān)32位乘法 MULTA(U)、MADDA(U)、MSUBA(U)

RND取整模式相關(guān)指令是RNDA2，向上取整模式測(cè)試代碼：

4 對(duì)雙字讀寫(xiě)指令測(cè)試

這里新增了兩條指令LT、ST，是對(duì)原MIPS體系讀寫(xiě)指令的擴(kuò)充，不涉及Lx5280的新增寄存器。

這兩條指令的作用從memory讀寫(xiě)雙字（64位）到一對(duì)偶數(shù)開(kāi)始的通用寄存器中。測(cè)試如下：

通過(guò)insight寄存器窗口觀(guān)察$2，$3及$4，$5和memory窗口觀(guān)察0xbfc00394和0xbfc00398內(nèi)容是否相同。

5 對(duì)新增寄存器讀寫(xiě)指令測(cè)試

這里有六條新增指令

MFRU、MTRU

讀寫(xiě) cbe[0-2]、cbs[0-2]、lpc0、lps0、lpe0、mmd

MFRK、MTRK

（目前保留）

MFLXC0、MTLXC0

讀寫(xiě) ESTATUS、ECAUSE、INTVEC

對(duì)MFRU、MTRU和MFLXC0、MTLXC0四條指令測(cè)試，而對(duì)保留的MFRK、MTRK不測(cè)試，測(cè)試代碼如下：

6 對(duì)新增算數(shù)操作指令測(cè)試

這里新增的指令也是對(duì)MIPS算數(shù)指令的擴(kuò)充，也不涉及新增寄存器， 相關(guān)指令有：ADDR2、SUBR2、SLTR2、SLLV2、SRLV2、SRAV2、MIN、MAX、ABSR、MUX、CLS、BITREV，測(cè)試代碼：

7 對(duì)條件移動(dòng)指令測(cè)試

這里新增的指令也是對(duì)MIPS算數(shù)指令的擴(kuò)充，也不涉及新增寄存器，相關(guān)指令有：CMVEQZ[.H][.L]、CMVNEZ[.H][.L]，

指令形式：CMVEQZ[.H][.L]rD,rS,rT

CMVNEZ[.H][.L]rD,rS,rT

基本功能：CMVEQZ指令是當(dāng)rT＝＝0時(shí)，rD=rS CMVNEZ指令是當(dāng)rT?。?時(shí)，rD=rS

測(cè)試代碼為：

8 測(cè)試總結(jié)

經(jīng)調(diào)試、修改后的模擬器通過(guò)了上述詳細(xì)測(cè)試，證明模擬器能夠可靠使用，表明移植成功，實(shí)現(xiàn)了模擬器的移植目標(biāo)。