MIPS 汇编

一

什么是 MIPS？

1.1 MIPS(无互锁流水线微处理器)是一种精简(RISC)指令集体系结构(ISA)。

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不同版本的指令集，数量，位数会有不同。

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1.2 CISC & RISC

CISC(Complex Instruction Set Computer)复杂指令计算机。Intel 的 X86 ， AMD 的 K5，K6 为该类型.

RISC(Reduced Instruction Set Computer)精简指令集计算机 . Acorn 公司的 ARMIBN 的 PowerPC,MIPS 公司的 MIPS 为该类型.

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1.3CISC & RISC 区别

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1.4 MIPS 结构的基本特点

·1、所有指令都是 32 位编码.

·2、有些指令有 32 位供目标地址编码；有些则只有 16 位。因此要想加载任何一个 32 位值，就得用两个加载指令。16

位的目标地址意味着，指令的跳转或子函数的位置必须在 64K 以内（上下 32K）.

·3、所有的动作原理上要求必须在 1 个时钟周期内完成，一个动作一个阶段.

·4、有 32 个通用寄存器，每个寄存器 32 位（对 32 位机）或 64 位（对 64 位机）.

·5、本身没有任何帮助运算判断的标志寄存器，要实现相应的功能时，是通过测试两个寄存器是否相等来完成的.

·6、所有的运算都是基于 32 位的，没有对字节和对半字的运算（MIPS 里，字定义为 32 位，半字定义为 16 位）.

·7、没有单独的栈指令，所有对栈的操作都是统一的内存访问方式.

·8、由于 MIPS 固定指令长度，所以造成其编译后的二进制文件和内存占用空间比 x86 的要大.

9、寻址方式：只有一种内存寻址方式。就是基地址加一个 16 位的地址偏移.

·10、内存中的数据访问必须严格对齐（至少 4 字节对齐）.

·11、跳转指令只有 26 位目标地址，再加上 2 位的对齐位，可寻址 28 位的空间，即 256M.

·12、条件分支指令只有 16 位跳转地址，加上 2 位的对齐位，共 18 位寻址空间，即 256K.

·13、MIPS 默认不把子函数的返回地址（就是调用函数的受害指令地址）存放到栈中，而是存放到$31 寄存器中.

·14、流水线效应。由于采用了高度的流水线，结果产生了一些对程序员来说可见的效应，需要注意。最重要的两个

效应就是分支延迟效应和载入延迟效应.

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1.5 MIPS 大小端: MIPS,MIPSEL

☆ 假如有一个 4 字节的数据为 0x12345678（十进制：305419896，0x12 为高字节，0x78 为低字节），若将其存放于地址 0x40008000 中

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（可以想象成一个鸡蛋，鸡蛋正常时小端在上，从上往下填满 0x12 34 56 78 ,这里大端模式就是将鸡蛋大端朝上【鸡蛋倒立】所以 0x12 在低地址开始，往后依次向上扩展；小端模式则反过来，【鸡蛋立正】，最低处即低地址是 0x78,依次向上扩展）

mips ：big-endian 的 mips 架构

mipsel:little-endian 的 mips 架构

MIPS 应用领域

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MIPS 寄存器

(寄存器，cpu 可以直接操作，速度非常快，每个寄存器都有不同的功能，并且都集成到了我们的 CPU 内部，这是我们能控制的，就是我们人为能控制的最小的一个单元。如果我们能控制寄存器的话，那么我们已经操纵我们整个计算机了)

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r0 永远为 0；r1 存放下一条指令的位置；r2-r3 存放返回结果/返回值；r4-r7 存放参数；r8-r15 临时存储数据(作为一个中转)；r16-23 额外的寄存器但是呢，如果我们它可以保存我们用户的信息，但是我们得使用特定指令来将我们这些数据保存到我们寄存器里面；r24 到 r 25，这也是一个附加的寄存器，不会对我们的内容进行保存；r26-r27 给我们系统用的，系统调用就会用到该寄存器；r28 全局指针 ，相当于 x86 的 PC，代表当前指令执行到哪个位置；r29 r30，就是我们的$sp，$fp 是我们的堆栈寄存器；r31 用来存放返回地址。

右边寄存器用于浮点数计算，加快计算速度的寄存器。

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MIPS 流水线

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1.取指令：将指令从指令 Cache 中取出，并计算下一条指令的地址；

2.读操作数及转移：根据指令从寄存器中读出操作数，同时若为转移类指令，满足转移条件时设置 PC；

3.执行：根据指令进行计算，若为存取类指令，则计算地址；

4.访问存储器：若为存取类指令，对进行数据 Cache 进行读写；

5.写结果：将执行或存取的结果写回寄存器。

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二

MIPS 寻址方式

*立即数寻址

OP RS RT Immediate

op 代表什么类型，rs,rt 是寄存器，Immediate 是立即数，我们想要寻址的话就要根据立即数里面的值进行寻址。

*寄存器寻址

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*基址寻址或偏移寻址

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*PC 相对寻址

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*伪直接寻址

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MIPS 指令格式***

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MIPS 汇编

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ADD

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下面那些指令就是操作数的类型，如浮点什么的，对应的指令也是有些不同的。

SLL 指令 (左移指令)

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将 s2 左移十位放到 s1 里面。

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XoR 逻辑运算(异或运算)

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BNE 跳转指令 ，根据 offset 偏移进行跳转

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拿数据取数据，通过 LW，取偏移的地址放到 rt 寄存器里面。

MIPS 环境搭建

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MIPS 汇编实战

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