針對Lx5280 GUN 模擬器的正確性測試

夏興昇

（江蘇經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院 江蘇 南京 211168）

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

被測指令程序的裝載，我通過兩種方式：

（1）通過匯編程序匯編指令后通過insight裝入。

（2）在Lx5280匯編沒有移植好前通過手動匯編方式。在insight寄存器窗口給寄存器賦值及指令memory窗口在當前指令地址處寫入手動匯編指令的的機器指令碼。這種方式也適用于在匯編、調(diào)試、模擬器聯(lián)合調(diào)試時確認錯誤范圍。同時可以增加測試的靈活性。

采用單步測試方法，測試結果通過insight寄存器窗口和memory窗口觀察。

詳細測試如下：

1 對Circular Buffers功能的測試

這里涉及cbs[0-2]、cbe[0-2]六個寄存器，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point寄存器間接尋址后賦值給rT寄存器，即rT＝[point]。同時對point寄存器加上stride，即point+=stride。Cn值為0-2，決定采用三個Circular Buffers中那一個，0可省略。

測試步驟：

（1）測試 cbs[0-2]、cbe[0-2]賦值，如對 cbs0 賦值

li $2,0xbfc00384

mtru $2,cbs0

通過insight寄存器窗口觀察，觀察賦值是否正確。

（2）測試存取字長正確性，如以下指令

（3）測試有符號和無符號擴展存取操作

在取字節(jié)和半字操作中，會把它們擴展到32位存入通用寄存器。這里有帶符號擴展和無符號擴展。

首先通過memory窗口對($10)賦值0xff

（4）測試 point的自加，即 point+=stride

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

2 對Zero Overhead Loop功能的測試

這里涉及l(fā)pc0、lps0、lpe0三個寄存器,無相關新增指令。

基本功能：當PC值和LPE0匹配時，且LPC0不等于0，則PC被賦值為LPS0，同時LPC0減1，用硬件實現(xiàn)了的程序循環(huán)功能。

測試步驟：

（2）觀察結果

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

3 對DMAC單元的測試

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

CMULTA

復數(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

測試步驟：

（1）測試 m0l、m0h、m1l、m1h、m2l、m2h、m3l、m3h、mmd 9 個寄存器的讀寫操作及MTA2[.G]、MFA、MFA2指令。

（2）測試除法指令DIVA(U)

（3）測試復數(shù)乘法CMULTA

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

（5）測試乘減指令 MSUBA(U)、MSUBA2[.S]、MULNA2

（6）測試累加器加減指令 SUBMA[.s]、ADDMA[.s]

（7）測試累加器取整指令RNDA2

（8）測試與mmd相關指令

mmd寄存器含有三個域，

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位乘法操作中截斷選擇

0:不截斷

1:在32×32位乘法中截斷 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

測試（2）－（7）都是在 mmd＝0 的測試，即整數(shù)模式，40 位飽和，不截斷，最接近取整。

在小數(shù)模式狀態(tài)下，乘法操作結果會主動左移一位。相關指令有

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

小數(shù)模式測試代碼為：

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位飽和模式測試代碼如下：

截斷模式在32位乘法下，會截斷rS[15:0]*rT[15:0]結果，相關32位乘法 MULTA(U)、MADDA(U)、MSUBA(U)

RND取整模式相關指令是RNDA2，向上取整模式測試代碼：

4 對雙字讀寫指令測試

這里新增了兩條指令LT、ST，是對原MIPS體系讀寫指令的擴充，不涉及Lx5280的新增寄存器。

這兩條指令的作用從memory讀寫雙字（64位）到一對偶數(shù)開始的通用寄存器中。測試如下：

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

5 對新增寄存器讀寫指令測試

這里有六條新增指令

MFRU、MTRU

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

MFRK、MTRK

（目前保留）

MFLXC0、MTLXC0

讀寫 ESTATUS、ECAUSE、INTVEC

對MFRU、MTRU和MFLXC0、MTLXC0四條指令測試，而對保留的MFRK、MTRK不測試，測試代碼如下：

6 對新增算數(shù)操作指令測試

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

7 對條件移動指令測試

這里新增的指令也是對MIPS算數(shù)指令的擴充，也不涉及新增寄存器，相關指令有：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rT＝＝0時，rD=rS CMVNEZ指令是當rT！＝0時，rD=rS

測試代碼為：

8 測試總結

經(jīng)調(diào)試、修改后的模擬器通過了上述詳細測試，證明模擬器能夠可靠使用，表明移植成功，實現(xiàn)了模擬器的移植目標。