mips匯編指令集功能的介紹 - 全文

　　簡單來說，指令集就是CPU能看得懂的語音，可以稱之為機器語言。

　　CPU指令集主要包括CISC（復雜指令集）和RISC（精簡指令集）。

　　形象點說，

　　CISC類似于漢語，每一句話都是由漢字組成，而每一個漢字就相當于一條指令集；

　　RISC類似于英語，每一句話都是由字母組成，而每一個字母就相當于一條指令集；（這里不討論什么漢字是筆畫組成的，形象的比喻而已）

　　但是無論漢語和英語，都能實現(xiàn)人類基本交流。

　　例如：英語雖然只有26個字母，但是漢字卻有幾千個。但是有時候翻譯表達同一個意思，往往比中文要復雜。比如中文的詩句，簡單的幾個漢字，就可以描述此次此刻的心境。

　　指令集就是cpu能讀懂的指令，命令，就是人們預先定義好的，控制cpu如何工作的機器能讀懂的機器語言。

　　知道了什么是指令集，這個時候還有一個概念就是編譯。

　　編譯其實就是把高級語言編程機器語言。也就是二進制的東西。燒錄openwrt的時候，用hex編輯器打開看看，里面全是二進制代碼，這些就是翻譯后的機器語言。（當然，固件中處理指令集后，還有數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)就是普通的資源文件，不會去控制cpu）。

　　MIPS指令集就是MIPS架構的CPU能讀懂的語言。

　　MIPS匯編

　　MIPS指令集

　　MIPS指令集屬于精簡指令集

　　MIPS的所有指令都是32位，指令格式簡單，而X86的指令長度不是固定的。

　　簡單的指令和格式易于譯碼和流水線操作，但是代碼密度不高，導致二進制文件大

　　MIPS有32個通用寄存器REG，為什么是32個而不是更多呢？

　　因為更多的寄存器需要更多的指令空間對寄存器編碼，也會增加上下文切換的負擔。

　　MIPS指令格式

　　R格式

　　用處：

　　寄存器-寄存器ALU操作

　　I格式

　　用處：

　　加載/存儲字節(jié)，半字，字，雙字

　　條件分支，跳轉，跳轉并鏈接寄存器

　　讀寫專用寄存器

　　J格式

　　用處：

　　跳轉，跳轉并鏈接

　　陷阱和從異常中返回

　　各字段含義：

　　op：指令基本操作，稱為操作碼。

　　rs：第一個源操作數(shù)寄存器。

　　rt：第二個源操作數(shù)寄存器。

　　rd：存放操作結果的目的操作數(shù)。

　　shamt：位移量；

　　funct：函數(shù)，這個字段選擇op操作的某個特定變體。

　　例：

　　add $t0，$s0，$s1 1

　　表示$t0=$s0+$s1，即16號寄存器（s0）的內(nèi)容和17號寄存器（s1）的內(nèi)容相加，結果放到8號寄存器（t0）。

　　指令各字段的十進制表示為：

　　MIPS指令

　　MIPS沒有棧操作指令 ，調用子程序時沒有自動壓棧的call指令，只能用jal。

　　MIPS的內(nèi)存映射、中斷等功能都做到了協(xié)處理器0（cp0）中，浮點運算做到了協(xié)處理器1（cp1）中。

　　MIPS的尋址方式最簡單，僅有寄存器加偏移尋址方式。

　　MIPS常用指令集

　　lb/lh/lw： 從存儲器中讀取一個byte/half word/word的數(shù)據(jù)到寄存器中。如 lb 1，0（［Math Processing Error］2）

　　sb/sh/sw： 把一個byte/half word/word的數(shù)據(jù)從寄存器存儲到存儲器中。如 sb 1，0（［Math Processing Error］2）

　　add/addu：把兩個定點寄存器的內(nèi)容相加add 1，［Math Processing Error］2，3（［Math Processing Error］1=2+［Math Processing Error］3）;u為不帶符號加。 addi/addiu：把一個寄存器的內(nèi)容加上一個立即數(shù)add 1，［Math Processing Error］2，#3（1=［Math Processing Error］2+3）;u為不帶符號加。

　　sub/subu：把兩個定點寄存器的內(nèi)容相減。

　　div/divu：兩個定點寄存器的內(nèi)容相除。

　　mul/mulu：兩個定點寄存器的內(nèi)容相乘。

　　and/andi：與運算，兩個寄存器中的內(nèi)容相與and 1，［Math Processing Error］2，3（［Math Processing Error］1=2 &［Math Processing Error］3）;i為立即數(shù)。

　　or/ori：或運算。

　　xor/xori：異或運算。

　　beq/beqz/benz/bne：條件轉移eq相等，z零，ne不等。

　　j/jr/jal/jalr:j直接跳轉；jr使用寄存器跳轉；

　　lui：把一個16位的立即數(shù)填入到寄存器的高16位，低16位補零。

　　sll/srl：邏輯左移/右移sll 1，［Math Processing Error］2，#2。

　　slt/slti/sltui：如果2的值小于［Math Processing Error］3，那么設置1的值為1，否則設置［Math Processing Error］1的值為0。slt 1，［Math Processing Error］2，$3。

　　mov/movz/movn：復制，n為負，z為零。mov 1，［Math Processing Error］2; movz 1，［Math Processing Error］2，3（［Math Processing Error］3為零則復制2到［Math Processing Error］1）。

　　trap：根據(jù)地址向量轉入管態(tài)。

　　eret：從異常中返回到用戶態(tài)。

　　32個通用寄存器

　　0（$zero）： 永遠返回值為0

　　1（$at）： 用做匯編器的暫時變量

　　2-3（v0?［Math Processing Error］v1）： 子函數(shù)調用返回結果

　　4-7（a0?［Math Processing Error］a3）： 子函數(shù)調用的參數(shù)

　　8-15（t0?［Math Processing Error］t7）： 暫時變量，子函數(shù)使用時不需要保存與恢復

　　16-23（s0?［Math Processing Error］s7）： 子函數(shù)寄存器變量。子函數(shù)必須保存和恢復使用過的變量在函數(shù)返回之前，從而調用函數(shù)知道這些寄存器的值沒有變化。

　　24-25（t8?［Math Processing Error］t9）： 暫時變量，子函數(shù)使用時不需要保存與恢復

　　26-27（k0?［Math Processing Error］k1）： 通常被中斷或異常處理程序使用作為保存一些系統(tǒng)參數(shù)

　　28（$gp）： 全局指針。一些運行系統(tǒng)維護這個指針來更方便的存取“static“和”extern”變量。

　　29（$sp）： 堆棧指針

　　30（s8/［Math Processing Error］fp）： 第9個寄存器變量。子函數(shù)可以用來做楨指針

　　31（$ra）： 子函數(shù)的返回地

　　cp0：協(xié)處理器0，MIPS對CPU的控制用cp0完成

　　add指令其實就是一條32位的“數(shù)據(jù)”，

　　bit0-bit5位命令號，即100000，為add指令

　　rd則是bit11-bit15

　　rt則是bit16-bit20

　　rs則是bit21-bit25

　　指令的意思（Purpose）是，把rs與rt相加值富裕rd（Description）。這里的rX的意思是cpu的寄存器，一般cpu都有r0-r12個寄存器，是cpu計算臨時保存數(shù)據(jù)用的。

　　正常的數(shù)據(jù)是在ram中的，運算過程是：cpu有一條指令把數(shù)據(jù)搬到cpu的寄存器，然后計算完畢，再搬回去ram中。add即讓cpu執(zhí)行加運算，指令發(fā)給cpu后，cpu會調用內(nèi)部的累加器執(zhí)行加運算。如果學過數(shù)字電路的可能會清楚累加器的電路。