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MIPS体系结构--指令集
标签： mips内核汇编
2016-04-02 18:36 1458人阅读 评论(0) 收藏 举报
分类： mips体系结构（5）
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目录(?)
mips体系结构下的汇编指令
指令集是存储在CPU内部，对CPU运算进行指导和优化的硬程序。拥有这些指令集，CPU就可以更高效地运行。

Mips汇编语言的风格
汇编语言指令格式

操作符
标签: (可选)
标记内存地址, 必须跟冒号
通常在数据和代码段出现
操作符
定义操作 (比如 add, sub, 等)
操作数
指明操作需要的数据
操作数可以是寄存器，内存变量或常数
大多数指令有3个操作数
1
2
3
# this is a comment
entrypoint: # that’s a label
add $1 , $2, $3 # (registers) $1 = $2 + $3
xxx：—— 定义代码的人口点和命名数据段的存储段

程序结构
汇编语言的程序结构，为数据声明+代码段+数据段（文件后缀为.s，或者.asm也行），数据声明在代码段之后（其实在其之前也没啥问题，也更符合高级程序设计的习惯）

数据声明

数据段以 .data为开始标志
声明变量后，即在主存(RAM)中分配空间。

1
2
3
4
5
6
7
Example:
var1:
.word 3 # 声明一个 word 类型的变量 var1, 同时给其赋值为 3
array1:
.byte 'a','b' # 声明一个存储2个字符的数组 array1，并赋值 'a', 'b'
array2:
.space 40 # 为变量 array2 分配 40字节（bytes)未使用的连续空间，当然，对于这个变量
代码段：

代码段以 .text为开始标志
其实就是各项指令操作
程序入口为main：标志（这个都一样啦）
程序结束标志（详见下文）
其他：

.data //数据段
.text //代码段
.globl //全局符号声明
.align 0 //关闭所有的自动对齐
.asciiz //字符串（带终止符）
寄存器
32个通用寄存器：
MIPS的寄存器约定，一种32个寄存器

0 zero： 总返回0
1 at： （汇编暂存寄存器）为汇编保留
2-3 v0、v1：存放子函数调用返回结果，还可用于表达式求值
4-7 a0 - a3：存放向子函数传递的参数
8-15 t0- t7：存放临时运算结果，在发生函数调用时不必保存它们的内容
24,25 t8-t9:
16-23 s0 - s7：存放局部变量，在发生函数调用时一般要保存它们的内容
26,27 k0, k1：为中断/陷入处理保留，你也可以改变
28 gp：全局指针
29 sp： 栈(stack)指针
30 s8/fp： 帧(frame)指针
31 ra： 返回地址（用于过程调用
数据类型
MIPS CPU的一次操作可加载或存储1到8个字节的数据。
MIPS名称
大小（字节）

汇编器助记符


dword 8 “d”代表ld
word 4 “w”代表lw
halfword 2 “h”代表lh
byte 1 “b”代表lb `
操作指令
加载和存储（load、store）

Load

在一个内存地址加载word/halfword/byte的数据到一个寄存器


lw r, a R<-a
lh r, a 无符号
lb r, a 无符号
lhu 有符号
lhbu 有符号
li r,c 加载立即数
Store

将寄存器中的数据存储到内存地址


Sw r, a R->a
Sh r, a Store low halfword
Sb r, a Store low byte
Move：

寄存器之间数据的直接交换


move r , s R<-s
逻辑运算


and r, s, t R <-s . t
or r, s, t R <-s + t
not r, s R <-s取反
xor r, s, t R <-s异或t
nor r, s, t R <-(s+t)再取反
算数运算


add r, s, t R->s + t
sub r, s, t R->s – t
mul r, s, t R->s*t
div r, s, t R->s/t
hi和lo乘法器相关的寄存器规模结果接口，不能用于乘和除之外的操作。对于以上二者，不存在直接寻址；必须要通过mfhi(“move from hi”)以及mflo(“move from lo”)两条指令分别来进行访问对应的内容。
乘法——将两个整数的相乘结果分成两部分存储的指定的寄存器里。
除法——lo寄存器存储结果（商），hi寄存器存储余数。
移位操作


sll r, s, c r ← shift s left c bits
srl r, s, c r ← shift s right c bits
分支操作

通过条件判断，使程序跳转到tag


b tag 跳转->tag
beq r, s, tag R=s ->tag
bne r, s, tag R != s->tag
bgt r, s, tag R > s->tag
bge r, s, tag R >=s->tag
blt r, s, tag R < s->tag
ble r, s, tag R<=s->tag
比较指令


slt r, s, t S < t
sle r, s, t S <= t
sgt r, s, t S >t
sge r, s, t S >= t
seq r, s, t S = t
sne r, s, t S != t
FALSE r <- 0
TRUE r <- 1
寻址方式

直接寻址：
MIPS只有一种寻址方式。任何加载或存储机器指令可以写成

lw $1, offset($2)
你可以使用任何寄存器来作为目标和源寄存器。offset偏移量是一个有符号的16位
的数字(因此可以是在-32768与32767之间的任何一值)。用来加载的程序地址是源寄
存器与偏移量的和所构成的地址。
($t0) —— 默认从0地址偏移$t0字节
访问连续的内存空间：
根据程序的实际需要可能进行字符串等数据的访问。

.ascii s ASCII encoded characters of string s
.asciiz s l ike .ascii, null-terminated
.word w1, w2,… 32-bit words w1, w2, . . .
.half h 1, h 2, . . . 16-bit halfwords h 1, h 2, . . .
.byte b1, b2, . . . 8-bit bytes b1, b2, . . .
.float f1, f2, . . . 32-bit single precision floating point numbers f1, f2, . . .
.double d1, d2, . . . 64-bit double precision floating point numbers d1, d2, . . .
.space n n zero bytes
例如：
1
2
.data
str: .asciiz "hello word"
系统调用：syscall

MIPS 提供一条特殊的 syscall 指令,从操作系统获取服务
使用 syscall 系统服务
从 $v0寄存器中读取服务数
从 $a0, $a1, 等寄存器中读取参数值（如果有）
发送 syscall 指令
从结果寄存器中取回返回值（如果有）
$v0 中包含调用号（共12个）：


Service $v0 Arguments / Result
Print Integer 1 $a0 = integer value to print
Print Float 2 $f12 = float value to print
Print Double 3 $f12 = double vlaue to print
print String 4 $a0 = address of null-terminated string
Read Integer 5 $v0 = integer read
Read Float 6 $f0 = float read
Read Double 7 $f0 = double read
Read String 8 $a0 = address of input buffer$a1 = maximum number of characters to read
Exit Program 10
Print Char 11 $a0 = character to print
Read Char 12 $a0 = character read
程序调用


jal a （jump and link）将程序跳转到地址a并将下一条指令的地址存储在$ra寄存器中
j $ra 返回到程序跳转时的位置，无条件跳转

[ Last edited by zzz19760225 on 2017-6-15 at 23:33 ]

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