MIPS体系结构(3)

MIPS CPU协处理器0

1.CPU的配置；2.缓存控制；3.异常/中断控制；4.存储管理单元控制。

MIPS指令集

MIPS CPU的一次操作可加载或存储1到8个字节的数据。由于乘法的结果返回的速度不足以使下一条指令能够自动得到这个结果，乘法结果寄存器是互锁的（interlocked）。在乘法操作完成之前试图读取结果寄存器就是导致CPU停止运行，直到完成。

和其他一些更简单的RISC体系结构相比，MIPS体系结构的目标之一是：体系结构朝着64位发展，从而使得地址的段式结构变得没有任何必要。（在64位版本的X86核PowerPC中还有这个负担）

功能分组：

      空操作：nop、ssnop（不能和其他指令同时发射，至少需要一个时钟周期）

      寄存器间的数据传送指令：move、movf、movt、movn、movz（后四个为条件传递指令）

     常数加载指令：dla、la（获取某些标号地址或程序中变量地址的宏指令）；dli、li（加载常数立即数指令）；lui（加载高位立即数指令）

       算术/逻辑操作指令：addu、addiu、daddu，daddiu（加法指令）；dsub、sub（会触发溢出陷入的减法操作）；dsubu、subu（普通减法指令）；abs、dabs（求绝对值操作）；dneg、neg、dnegu、negu（一元非操作）；and、andi、or、ori、xor、xori、nor、not（按位逻辑指令）；drol、dror、rol、ror（循环左移和右移）；dsll、dsll32、dsllv（64位左移，低位补零）；dsra、dsra32、dsrav（64位算术右移指令）；dsrl、dsrl32、dsrlv（64位逻辑右移指令）；sll、sllv（32位左移指令）；sra、srav（32位算术右移指令）；srl、srlv（32位逻辑右移指令）；slt、slti、sltiu、sltu（硬件指令，条件满足就写入1，否则写0）；seq、sge、sgeu、sgt、sgtu、sle、slue、sne（根据更复杂的条件设置目的寄存器的宏指令）

      整数乘法、除法以及求余指令：ddiv、ddivu、div、divu（整数除法的3操作数宏指令分别处理64位或32位有符号或无符号数）；divo、divou（明确该指令是带有溢出检查的除法指令）；dmul、mul（3操作数64位或32位乘法指令，没有溢出检查）；mulo、mulou、dmulo、dumlou（乘法宏指令，如果结果不能存入一个通用寄存器，发生溢出，触发异常）；dmult、dmultu、mult、multu（执行有符号/无符号32/64位乘法的机器指令）；drem、dremu、rem、remu（求余操作）；mfhi、mflo、mthi、mtlo（用于访问整数乘除单元的结果寄存器hi和lo）

       存取指令（内存访问指令）：lb、lbu（加载一个字节，高位可以补零，或进行符号扩展，以补充整个寄存器的长度）；ld（加载一个双字）；ldl、ldr、lwl、lwr、sdl、sdr、swl、swr（向左、向右加载、存储一个字、双字）；lh、lhu（加载一个半字，高位可以补零，或进行符号扩展，以补充整个寄存器的长度）；lw、lwu（加载一个字）；pref、prefx（把数据预取到缓冲）；sb、sd、sh、sw（存储字节、双字、半字、字）；uld、ulh、ulhu、ulw、usd、usw、ush(地址非对齐的数据存取宏指令)；l.d、l.s、s.d、s.s（存取双精度和单精度浮点数的指令，地址必须对齐）；ldxcl、lwxcl、sdxcl、swxcl（采用基址寄存器+偏移寄存器的寻址方式存取指令）；

       跳转、分支和子程序调用指令：j（无条件跳转到一个绝对地址，访问256M的代码空间）；jal、jalr（直接或间接子程序调用，这种跳转不仅能跳转到指定地址，而且可以顺便把返回地址（当前指令地址+8）放到ra寄存器中）；b（基于当前指令地址的无条件相对跳转）；bal（基于当前地址的函数调用指令）；bc0f、bc0f1、bc0t、bc0t1、bc2f、bc2f1、bc2t、bc2t1（根据协处理器0和2的条件标志进行跳转）；bc1f、bc1f1、bc1t、bc1t1（根据浮点条件标志位进行跳转）；beq、beq1、beqz、beqz1、bge、bge1、bgeu、bgeu1、bgez、bgez1、bgt、bgt1、bgtu、bgtu1、bgtz、bgtz1、ble、ble1、bleu、bleu1、blez、blez1、blt、blt1、bltu、bltu1、bltz、bltz1、bne、bnel、bnez、bnezl（双操作数和单操作数的比较跳转指令）；bgeza1、bgeza11、bltza1、bltza11（如果需要 ，这些指令是用于有条件函数调用的原始机器指令）；

       断点及陷阱指令：break（产生一个“断点”类型的异常）；sdbbp（产生EJTAG异常的断点指令）；syscall（产生一个约定用于系统调用的异常类型）；teq、teqi、tge、tgei、tgeiu、tgeu、tlt、tlti、tltiu、tltu、tne、tnei（条件异常指令，对一个或两个操作数进行条件测试）；

       协处理器0的功能：cfc0、ctc0（把数据拷进和拷出协处理器0的控制寄存器）；mfc0、mtc0、dmfc0、dmtc0（在通用寄存器和协处理器0寄存器之间交换数据）；cfc2、ctc2、dmfc2、dmtc2、mfc2、mtc2（协处理器2的指令）；