MIPS 汇编
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指令格式
- R型指令：两个操作数和结果均在寄存器中。
- I型指令：一个寄存器和一个立即数，包括加载、存储和条件分支。
- J型指令：无条件跳转。
设计原则
- 简单性优先
- 小型更快
- 使常见情况快速
- 良好设计需要良好妥协
MIPS 汇编
MIPS 指令集按功能分类，主要包括：
算术运算指令
add：加法（有符号溢出检测）。sub：减法（有符号溢出检测）。addi：带立即数的加法。
逻辑运算指令
and、or、xor：按位运算。sll、srl：位移运算。
数据传送指令
lw：从内存加载字。sw：将字存储到内存中。
比较与条件跳转指令
beq、bne：条件跳转指令。slt、slti：小于比较。
跳转指令
j、jal：无条件跳转和函数调用。jr：跳转到寄存器指定的地址。
系统调用指令
使用 syscall 触发系统调用。
伪指令
伪指令简化汇编编写，汇编器将其翻译为实际机器指令：
- li：加载立即数。
- move：寄存器值赋值。
- la：加载地址。
流控制
- 分支语句：使用条件跳转实现逻辑。
- 循环语句：使用分支和跳转构建循环。
- 函数调用：管理参数传递与返回值。
寄存器使用的约定
$a0-$a3:存放参数(arguments)，但是超过四个就只有放栈里了$v0,$v1:结果值$t0-$t9:存放临时变量(temporaries)，过程中可以覆盖$s0-$s7:存放保存的结果(saved)$gp:静态数据的全局指针(global pointer)$sp:栈指针(stack pointer)，指向栈顶，但其实视觉上在最下方$fp:帧指针(frame pointer)，指向上一个子程序栈的末尾，在最上方$ra:返回地址(return address)
内存分布
注意事项
- 块思想：明确入口和出口。
- 复用思想：引入形参，超过四个参数用栈传递。
- 恢复思想：函数应计算返回值，但不应产生负面影响。
寻址方式
PC register
在MIPS架构中，PC（Program Counter）寄存器是一个重要的寄存器，它用于存储当前正在执行的指令的地址。每次指令执行后，PC寄存器会自动更新，以指向下一条将要执行的指令的地址。在正常的顺序执行下，PC寄存器会在每次执行一条指令后递增4个字节（因为MIPS指令长度是固定的32位，也就是4个字节），指向下一条指令的地址。当遇到跳转（如j、jal）或条件分支指令（如beq、bne）时，PC寄存器会更新为跳转目标地址，而不是简单地递增。
跳转距离计算
相对跳转指令(如bne和beq)
指令格式：相对跳转指令使用16位的偏移量，表示相对于当前PC寄存器的偏移。 计算方法：偏移量是一个带符号的16位数，表示的是偏移的指令数。由于每条指令占4个字节，实际跳转的字节数是偏移量乘以4。偏移量是基于当前指令地址的下一条指令（PC+4）计算的，因此目标地址为：目标地址=PC+4+(偏移量×4) 这里的偏移量为带符号值，因此可以向前或向后跳转。
绝对跳转指令（如 j和jal）
指令格式：MIPS使用26位地址字段。目标地址字段与PC的高4位组合，形成32位的绝对地址。 计算方法：绝对跳转的目标地址是在当前PC地址的高4位（PC+4）和目标地址的低26位合并形成的。因此，跳转的实际地址为：目标地址\=(PC+4)31:28∥(目标地址×4) 这里，“| |”表示位拼接操作，目标地址中的26位字段在合并之前先乘以4（即左移2位），以保证指令地址的对齐。
RISC 设计风格的主要特点
- 简化的指令系统，指令少，长度一致
- 以RR方式工作，除Load/Store指令可访问内存外，其余指令都只访问寄存器
- 指令周期短，以流水线形式工作