针对Lx5280 GUN 模拟器的正确性测试

夏兴昇

（江苏经贸职业技术学院 江苏 南京 211168）

在移植之后产生的针对Lx5280的模拟器是否符合需求，我采用联合测试的方法，和汇编器as、调试器insight（gdb窗口形式）共同测试。综合考虑对新增寄存器和对新增指令的测试，由于添加的寄存器和指令结合紧密，我采用对Lx5280各个新增功能分模块测试。

被测指令程序的装载，我通过两种方式：

（1）通过汇编程序汇编指令后通过insight装入。

（2）在Lx5280汇编没有移植好前通过手动汇编方式。在insight寄存器窗口给寄存器赋值及指令memory窗口在当前指令地址处写入手动汇编指令的的机器指令码。这种方式也适用于在汇编、调试、模拟器联合调试时确认错误范围。同时可以增加测试的灵活性。

采用单步测试方法，测试结果通过insight寄存器窗口和memory窗口观察。

详细测试如下：

1 对Circular Buffers功能的测试

这里涉及cbs[0-2]、cbe[0-2]六个寄存器，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：对point寄存器间接寻址后赋值给rT寄存器，即rT＝[point]。同时对point寄存器加上stride，即point+=stride。Cn值为0-2，决定采用三个Circular Buffers中那一个，0可省略。

测试步骤：

（1）测试 cbs[0-2]、cbe[0-2]赋值，如对 cbs0 赋值

li $2,0xbfc00384

mtru $2,cbs0

通过insight寄存器窗口观察，观察赋值是否正确。

（2）测试存取字长正确性，如以下指令

（3）测试有符号和无符号扩展存取操作

在取字节和半字操作中，会把它们扩展到32位存入通用寄存器。这里有带符号扩展和无符号扩展。

首先通过memory窗口对($10)赋值0xff

（4）测试 point的自加，即 point+=stride

执行后由于上溢发生，$10被赋值0xbfc00384，实现了存取数据buffer循环功能。

2 对Zero Overhead Loop功能的测试

这里涉及lpc0、lps0、lpe0三个寄存器,无相关新增指令。

基本功能：当PC值和LPE0匹配时，且LPC0不等于0，则PC被赋值为LPS0，同时LPC0减1，用硬件实现了的程序循环功能。

测试步骤：

（2）观察结果

在单步方式下，程序运行到lpe0（0xbfc003dc）后，就自动跳转到lps0（0xbfc00384）,同时lpc0减 1，这样循环 5次后结束循环，顺序执行0xbfc003dc后面程序。

3 对DMAC单元的测试

这里涉及 m0l、m0h、m1l、m1h、m2l、m2h、m3l、m3h、mmd 9 个寄存器，涉及指令有七类，分别是

CMULTA

复数乘法

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乘减指令

SUBMA[.s]、ADDMA[.s]

累加器加减指令

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

测试步骤：

（1）测试 m0l、m0h、m1l、m1h、m2l、m2h、m3l、m3h、mmd 9 个寄存器的读写操作及MTA2[.G]、MFA、MFA2指令。

（2）测试除法指令DIVA(U)

（3）测试复数乘法CMULTA

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

（5）测试乘减指令 MSUBA(U)、MSUBA2[.S]、MULNA2

（6）测试累加器加减指令 SUBMA[.s]、ADDMA[.s]

（7）测试累加器取整指令RNDA2

（8）测试与mmd相关指令

mmd寄存器含有三个域，

MF选择乘法的算数模式

0:整数模式

1:小数模式

MS选择饱和溢出边界

0:40位饱和

1:32位饱和

MT在32×32位乘法操作中截断选择

0:不截断

1:在32×32位乘法中截断 rS[15:00]x rT[15:00]乘积.

RND在RNDA2指令中的舍入取整选择.

00:最接近（或偶）舍入取整

01:向正方向（大值）舍入

1x:保留

测试（2）－（7）都是在 mmd＝0 的测试，即整数模式，40 位饱和，不截断，最接近取整。

在小数模式状态下，乘法操作结果会主动左移一位。相关指令有

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

小数模式测试代码为：

饱和模式影响的指令是带有[.s]的指令，MADDA2[.S]、MSUBA2[.S]、SUBMA[.s]、ADDMA[.s]

32位饱和模式测试代码如下：

截断模式在32位乘法下，会截断rS[15:0]*rT[15:0]结果，相关32位乘法 MULTA(U)、MADDA(U)、MSUBA(U)

RND取整模式相关指令是RNDA2，向上取整模式测试代码：

4 对双字读写指令测试

这里新增了两条指令LT、ST，是对原MIPS体系读写指令的扩充，不涉及Lx5280的新增寄存器。

这两条指令的作用从memory读写双字（64位）到一对偶数开始的通用寄存器中。测试如下：

通过insight寄存器窗口观察$2，$3及$4，$5和memory窗口观察0xbfc00394和0xbfc00398内容是否相同。

5 对新增寄存器读写指令测试

这里有六条新增指令

MFRU、MTRU

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

MFRK、MTRK

（目前保留）

MFLXC0、MTLXC0

读写 ESTATUS、ECAUSE、INTVEC

对MFRU、MTRU和MFLXC0、MTLXC0四条指令测试，而对保留的MFRK、MTRK不测试，测试代码如下：

6 对新增算数操作指令测试

这里新增的指令也是对MIPS算数指令的扩充，也不涉及新增寄存器， 相关指令有：ADDR2、SUBR2、SLTR2、SLLV2、SRLV2、SRAV2、MIN、MAX、ABSR、MUX、CLS、BITREV，测试代码：

7 对条件移动指令测试

这里新增的指令也是对MIPS算数指令的扩充，也不涉及新增寄存器，相关指令有：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指令是当rT＝＝0时，rD=rS CMVNEZ指令是当rT！＝0时，rD=rS

测试代码为：

8 测试总结

经调试、修改后的模拟器通过了上述详细测试，证明模拟器能够可靠使用，表明移植成功，实现了模拟器的移植目标。