 |
| 文件: | mips汇编指令基础.pdf.rar |
| 大小: | 155KB |
| 下载: | 下载 |
|
mips的32个寄存器
MIPS comes with 32 general purpose registers named $0. . . $31
Registers also have symbolic names reflecting their conventional8 use:
$0 $zero constant 0
$1 $at used by assembler
$2 $v0 function result
$3 $v1 function result
$4 $a0 argument 1
$5 $a1 argument 2
$6 $a2 argument 3
$7 $a3 argument 4
$8 $t0 unsaved temporary
$9 $t1 unsaved temporary
$10 $t2 unsaved temporary
$11 $t3 unsaved temporary
$12 $t4 unsaved temporary
$13 $t5 unsaved temporary
$14 $t6 unsaved temporary
$15 $t7 unsaved temporary
$16 $s0 saved temporary
$17 $s1 saved temporary
$18 $s2 saved temporary
$19 $s3 saved temporary
$20 $s4 saved temporary
$21 $s5 saved temporary
$22 $s6 saved temporary
$23 $s7 saved temporary
$24 $t8 unsaved temporary
$25 $t9 unsaved temporary
$26 $k0 reserved for OS kernel
$27 $k1 reserved for OS kernel
$28 $gp pointer to global data
$29 $sp stack pointer
$30 $fp frame pointer
$31 $ra return address
寄存器号 符号名 用途
0 始终为0 看起来象浪费,其实很有用
1 at 保留给汇编器使用
2-3 v0,v1 函数返回值
4-7 a0-a3 前头几个函数参数
8-15 t0-t7 临时寄存器,子过程可以不保存就使用
24-25 t8,t9 同上
16-23 s0-s7 寄存器变量,子过程要使用它必须先保存
然后在退出前恢复以保留调用者需要的值
26,27 k0,k1 保留给异常处理函数使用
28 gp global pointer;用于方便存取全局或者静态变量
29 sp stack pointer
30 s8/fp 第9个寄存器变量;子过程可以用它做frame pointer
31 ra 返回地址
硬件上这些寄存器并没有区别(除了0号),区分的目的是为了不同的编译器产生的代码可以通用
=========================================
lui 中i表示加载常数
li r, c:加载16bit或32bit常数到r
lui r, c:加载16bit常数到r的高16位load constant halfword c into upper halfword of register r
(translation of pseudo instructions)
伪指令 翻译的实际指令
not r, s ==> nor r, s, $0
move r, s ==> or r, s, $0
li r, c ==> ori r, $0, c load immediate (c: 16 bit constant)
li r, 0xABCDEF00==> lui $at, 0xABCD和ori r, $at, 0xEF00 (c: 32 bit constant)
and $t0, $t0, 0xFFFFFF00==> lui $at, 0xFFFF
ori $at, 0xFF00
and $t0, $t0, $at
.ascii s ASCII encoded characters of string s
.asciiz s like .ascii, null-terminated
.word w1, w2, . . . 32-bit words w1, w2, . . .
.half h1, h2, . . . 16-bit halfwords h1, h2, . . .
.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
使用la伪指令访问数据区
la $t0, str
lb $t1, ($t0) # access byte at address $t0 (’f’)
add $t0, $t0, 3
lb $t2, ($t0) # access byte at address $t0 + 3 (’b’)
.data
str: .asciiz "foobar"
load word/halfword/byte at address a into target register r
lw r, a
lh r, a sign extension
lb r, a sign extension
lhu r, a no sign extension
lbu r, a no sign extension
store word/halfword/byte in register r at address a
sw r, a
sh r, a stores low halfword
sb r, a stores low byte
Example (copy a sequence of n bytes from address src to address dst):
.text
.globl __start
__start:
# length n of byte sequence - 1
li $t0, 5
copy:
lb $t1, src($t0) # pseudo! (src: 32 bits wide)
sb $t1, dst($t0)
sub $t0, $t0, 1
bgez $t0, copy
.data
src: .byte 0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66
dst: .space 6
=========================================
mfc0 - move from c0
cfc0 - copy from c0
mfc0 t0,c0_status
lui at,0x1000
ori at,at,0x1f
or t0,t0,at
xori t0,t0,0x1f
mtc0 t0,c0_statu
于协处理器CP0的访问，需要使用特别的指令。这些指令属于“特权级指令”，只有在内核态(Kernel
Mode)下才能执行。如果在用户态下，会引起一个异常(Exception)。
对CP0的主要操作有以下的指令：
mfc0
rt, rd 将CP0中的rd寄存器内容传输到rt通用寄存器；
mtc0 rt, rd
将rt通用寄存器中内容传输到CP0中寄存器rd；
mfhi/mflo rt
将CP0的hi/lo寄存器内容传输到rt通用寄存器中；
mthi/mtlo rt
将rt通用寄存器内容传输到CP0的hi/lo寄存器中；
当MIPS体系结构演进到MIPS
IV的64位架构后，新增了两条指令dmfc0和dmtc0，向CP0的寄存器中读/写一个64bit的数据。
r4k MIPS CPU中和异常相关的控制寄存器(这些寄存器由协处理器cp0控制,有独立的存取方法)有:
1.status 状态寄存器
31 28 27 26 25 24 16 15 8 7 6 5 4 3 2 1 0
------------------------------------------------------------------
| cu0-3|RP|FR|RE| Diag Status| IM7-IM0 |KX|SX|UX|KSU|ERL|EXL|IE|
------------------------------------------------------------------
其中KSU,ERL,EXL,IE位在这里很重要:
KSU: 模式位 00 -kernel 01--Supervisor 10--User
ERL: error level,0->normal,1->error
EXL: exception level,0->normal,1->exception,异常发生是EXL自动置1
IE: interrupt Enable, 0 -> disable interrupt,1->enable interrupt
(IM位则可以用于enbale/disable具体某个中断,ERL||EXL=1 也使得中断不能响应)
系统所处的模式由KSU,ERL,EXL决定:
User mode: KSU = 10 && EXL=0 && ERL=0
Supervisor mode(never used): KSU=01 && EXL=0 && ERL=0
Kernel mode: KSU=00 || EXL=1 || ERL=1
2.cause寄存器
31 30 29 28 27 16 15 8 7 6 2 1 0
----------------------------------------------------------------
|BD|0 | CE | 0 | IP7 - IP0 |0|Exc code | 0 |
----------------------------------------------------------------
异常发生时cause被自动设置
其中:
BD指示最近发生的异常指令是否在delay slot中
CE 发生coprocessor unusable异常时的coprocessor编号(mips有4个cp)
IP: interrupt pending, 1->pending,0->no interrupt,CPU有6个中断
引脚,加上两个软件中断(最高两个)
Exc code:异常类型,所有的外设中断为0,系统调用为8,...
3.EPC
对一般的异常,EPC包含:
. 导致异常的指令地址(virtual)
or. if 异常在delay slot指令发生,该指令前面那个跳转指令的地址
当EXL=1时,处理器不写EPC
4.和存储相关的:
context,BadVaddr,Xcontext,ECC,CacheErr,ErrorEPC
以后再说
一般异常处理程序都是先保存一些寄存器,然后清除EXL以便嵌套异常,
清除KSU保持核心态,IE位看情况而定;处理完后恢复一些保存内容以及CPU状态
=========================================
=========================================
=========================================
| MIPS 指令集(共
31条） |
|
|
|
|
MIPS
指令集(共31条） |
|
助记符 |
指令格式 |
示例 |
示例含义 |
操作及其解释 |
|
Bit # |
31..26 |
25..21 |
20..16 |
15..11 |
10..6 |
5..0 |
|
|
|
|
R-type |
op |
rs |
rt |
rd |
shamt |
func |
|
|
|
|
add |
000000 |
rs |
rt |
rd |
00000 |
100000 |
add $1,$2,$3 |
$1=$2+$3 |
rd
<- rs + rt ；其中rs＝$2，rt=$3, rd=$1 |
|
addu |
000000 |
rs |
rt |
rd |
00000 |
100001 |
addu
$1,$2,$3 |
$1=$2+$3 |
rd <- rs + rt ；其中rs＝$2，rt=$3, rd=$1,无符号数 |
|
sub |
000000 |
rs |
rt |
rd |
00000 |
100010 |
sub $1,$2,$3 |
$1=$2-$3 |
rd
<- rs - rt ；其中rs＝$2，rt=$3, rd=$1 |
|
subu |
000000 |
rs |
rt |
rd |
00000 |
100011 |
subu $1,$2,$3 |
$1=$2-$3 |
rd
<- rs - rt ；其中rs＝$2，rt=$3, rd=$1,无符号数 |
|
and |
000000 |
rs |
rt |
rd |
00000 |
100100 |
and $1,$2,$3 |
$1=$2 & $3 |
rd
<- rs & rt ；其中rs＝$2，rt=$3, rd=$1 |
|
or |
000000 |
rs |
rt |
rd |
00000 |
100101 |
or $1,$2,$3 |
$1=$2 | $3 |
rd
<- rs | rt ；其中rs＝$2，rt=$3, rd=$1 |
|
xor |
000000 |
rs |
rt |
rd |
00000 |
100110 |
xor
$1,$2,$3 |
$1=$2 ^ $3 |
rd
<- rs xor rt ；其中rs＝$2，rt=$3, rd=$1(异或） |
|
nor |
000000 |
rs |
rt |
rd |
00000 |
100111 |
nor
$1,$2,$3 |
$1=~($2 | $3) |
rd <- not(rs | rt) ；其中rs＝$2，rt=$3, rd=$1(或非） |
|
slt |
000000 |
rs |
rt |
rd |
00000 |
101010 |
slt
$1,$2,$3 |
if($2<$3)
$1=1 else
$1=0 |
if (rs < rt) rd=1 else rd=0 ；其中rs＝$2，rt=$3, rd=$1 |
|
sltu |
000000 |
rs |
rt |
rd |
00000 |
101011 |
sltu
$1,$2,$3 |
if($2<$3)
$1=1 else
$1=0 |
if (rs < rt) rd=1 else rd=0 ；其中rs＝$2，rt=$3, rd=$1
(无符号数） |
|
sll |
000000 |
00000 |
rt |
rd |
shamt |
000000 |
sll $1,$2,10 |
$1=$2<<10 |
rd
<- rt << shamt ；shamt存放移位的位数，
也就是指令中的立即数，其中rt=$2, rd=$1 |
|
srl |
000000 |
00000 |
rt |
rd |
shamt |
000010 |
srl
$1,$2,10 |
$1=$2>>10 |
rd
<- rt >> shamt ；(logical) ，其中rt=$2, rd=$1 |
|
sra |
000000 |
00000 |
rt |
rd |
shamt |
000011 |
sra $1,$2,10 |
$1=$2>>10 |
rd
<- rt >> shamt ；(arithmetic) 注意符号位保留
其中rt=$2, rd=$1 |
|
sllv |
000000 |
rs |
rt |
rd |
00000 |
000100 |
sllv
$1,$2,$3 |
$1=$2<<$3 |
rd
<- rt << rs ；其中rs＝$3，rt=$2, rd=$1 |
|
srlv |
000000 |
rs |
rt |
rd |
00000 |
000110 |
srlv
$1,$2,$3 |
$1=$2>>$3 |
rd
<- rt >> rs ；(logical)其中rs＝$3，rt=$2, rd=$1 |
|
srav |
000000 |
rs |
rt |
rd |
00000 |
000111 |
srav $1,$2,$3 |
$1=$2>>$3 |
rd
<- rt >> rs ；(arithmetic) 注意符号位保留
其中rs＝$3，rt=$2, rd=$1 |
|
jr |
000000 |
rs |
00000 |
00000 |
00000 |
001000 |
jr $31 |
goto $31 |
PC <- rs |
|
I-type |
op |
rs |
rt |
immediate |
|
|
|
|
addi |
001000 |
rs |
rt |
immediate |
addi $1,$2,100 |
$1=$2+100 |
rt
<- rs + (sign-extend)immediate ；其中rt=$1,rs=$2 |
|
addiu |
001001 |
rs |
rt |
immediate |
addiu $1,$2,100 |
$1=$2+100 |
rt
<- rs + (zero-extend)immediate ；其中rt=$1,rs=$2 |
|
andi |
001100 |
rs |
rt |
immediate |
andi $1,$2,10 |
$1=$2
& 10 |
rt
<- rs & (zero-extend)immediate ；其中rt=$1,rs=$2 |
|
ori |
001101 |
rs |
rt |
immediate |
andi $1,$2,10 |
$1=$2 |
10 |
rt
<- rs | (zero-extend)immediate ；其中rt=$1,rs=$2 |
|
xori |
001110 |
rs |
rt |
immediate |
andi $1,$2,10 |
$1=$2 ^ 10 |
rt <- rs xor (zero-extend)immediate ；其中rt=$1,rs=$2 |
|
lui |
001111 |
00000 |
rt |
immediate |
lui $1,100 |
$1=100*65536 |
rt <- immediate*65536 ；将16位立即数放到目标寄存器高16
位，目标寄存器的
低16位填0 |
|
lw |
100011 |
rs |
rt |
immediate |
lw $1,10($2) |
$1=memory[$2
+10] |
rt
<- memory[rs + (sign-extend)immediate] ；rt=$1,rs=$2 |
|
sw |
101011 |
rs |
rt |
immediate |
sw $1,10($2) |
memory[$2+10]
=$1
|
memory[rs
+ (sign-extend)immediate] <- rt ；rt=$1,rs=$2 |
|
beq |
000100 |
rs |
rt |
immediate |
beq $1,$2,10 |
if($1==$2)
goto PC+4+40 |
if (rs
== rt) PC <- PC+4 + (sign-extend)immediate<<2 |
|
bne |
000101 |
rs |
rt |
immediate |
bne $1,$2,10 |
if($1!=$2)
goto PC+4+40 |
if (rs
!= rt) PC <- PC+4 + (sign-extend)immediate<<2 |
|
slti |
001010 |
rs |
rt |
immediate |
slti
$1,$2,10 |
if($2<10)
$1=1 else
$1=0 |
if (rs <(sign-extend)immediate) rt=1 else rt=0 ；
其中rs＝$2，rt=$1 |
|
sltiu |
001011 |
rs |
rt |
immediate |
sltiu
$1,$2,10 |
if($2<10)
$1=1 else
$1=0 |
if (rs <(zero-extend)immediate) rt=1 else rt=0 ；
其中rs＝$2，rt=$1 |
|
J-type |
op |
address |
|
|
|
|
j |
000010 |
address |
j 10000 |
goto 10000 |
PC
<- (PC+4)[31..28],address,0,0 ；address=10000/4 |
|
jal |
000011 |
address |
jal 10000 |
$31<-PC+4;
goto 10000
|
$31<-PC+4；PC
<- (PC+4)[31..28],address,0,0
；address=10000/4 | | 注
意：因为MIPS16只有16个16位的寄存器，所以JAL指令中$31改成$15,
所有立即数均无需扩展，LUI指令直接就是将立即数付给RT寄存器。
|
