MIPS寄存器詳解

MIPS有32個通用寄存器（0?31），各寄存器的功能及匯編程序中使用約定如下：

下表描述32個通用寄存器的別名和用途

下面給以詳細(xì)說明：

0:即zero,該寄存器總是返回零，為0這個有用常數(shù)提供了一個簡潔的編碼形式。

move t0,t1

實(shí)際為 add t0,0,t1使用偽指令可以簡化任務(wù)，匯編程序提供了比硬件更豐富的指令集。1:即at，該寄存器為匯編保留，由于I型指令的立即數(shù)字段只有16位，在加載大常數(shù)時，編譯器或匯編程序需要把大常數(shù)拆開，然后重新組合到寄存器里。比如加載一個32位立即數(shù)需要lui（裝入高位立即數(shù)）和addi兩條指令。像MIPS程序拆散和重裝大常數(shù)由匯編程序來完成，匯編程序必需一個臨時寄存器來重組大常數(shù)，這也是為匯編保留at的原因之一。

2..3:(v0?v1)用于子程序的非浮點(diǎn)結(jié)果或返回值，對于子程序如何傳遞參數(shù)及如何返回，MIPS范圍有一套約定，堆棧中少數(shù)幾個位置處的內(nèi)容裝入CPU寄存器，其相應(yīng)內(nèi)存位置保留未做定義，當(dāng)這兩個寄存器不夠存放返回值時，編譯器通過內(nèi)存來完成。

4..7:(a0?a3)用來傳遞前四個參數(shù)給子程序，不夠的用堆棧。a0-a3和v0-v1以及ra一起來支持子程序／過程調(diào)用，分別用以傳遞參數(shù)，返回結(jié)果和存放返回地址。當(dāng)需要使用更多的寄存器時，就需要堆棧（stack) 了,MIPS編譯器總是為參數(shù)在堆棧中留有空間以防有參數(shù)需要存儲。

8..15:(t0?t7)臨時寄存器，子程序可以使用它們而不用保留。

16..23:(s0?s7)保存寄存器，在過程調(diào)用過程中需要保留（被調(diào)用者保存和恢復(fù)，還包括fp和ra），MIPS 提供了臨時寄存器和保存寄存器，這樣就減少了寄存器溢出（spilling,即將不常用的變量放到存儲器的過程), 編譯器在編譯一個葉（leaf)過程（不調(diào)用其它過程的過程）的時候，總是在臨時寄存器分配完了才使用需要保存的寄存器。

24..25:(t8?t9)同(t0?t7)

26..27:(k0,k1)為操作系統(tǒng)／異常處理保留，至少要預(yù)留一個。 異常（或中斷）是一種不需要在程序中顯示 調(diào)用的過程。MIPS有個叫異常程序計(jì)數(shù)器（exception program counter,EPC)的寄存器，屬于CP0寄存器， 用于保存造成異常的那條指令的地址。查看控制寄存器的唯一方法是把它復(fù)制到通用寄存器里，指令mfc0 (move from system control)可以將EPC中的地址復(fù)制到某個通用寄存器中，通過跳轉(zhuǎn)語句（jr)，程序可以返 回到造成異常的那條指令處繼續(xù)執(zhí)行。MIPS程序員都必須保留兩個寄存器k0和k1，供操作系統(tǒng)使用。

發(fā)生異常時，這兩個寄存器的值不會被恢復(fù)，編譯器也不使用k0和k1,異常處理函數(shù)可以將返回地址放到這 兩個中的任何一個，然后使用jr跳轉(zhuǎn)到造成異常的指令處繼續(xù)執(zhí)行。

28:(gp)為了簡化靜態(tài)數(shù)據(jù)的訪問，MIPS軟件保留了一個寄存器：全局指針gp(global pointer,gp)，全局指針只想靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)中的運(yùn)行時決定的地址，在存取位于gp值上下32KB范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)時，只需要一條以gp為基指針的指令即可。在編譯時，數(shù)據(jù)須在以gp為基指針的64KB范圍內(nèi)。29:(sp)MIPS硬件并不直接支持堆棧，你可以把它用于別的目的，但為了使用別人的程序或讓別人使用你的程序，還是要遵守這個約定的，但這和硬件沒有關(guān)系。30:(fp)GNUMIPSC編譯器使用了幀指針(framepointer),而SGI的C編譯器沒有使用，而把這個寄存器當(dāng)作保存寄存器使用（s8),這節(jié)省了調(diào)用和返回開銷，但增加了代碼生成的復(fù)雜性。

31:(ra)存放返回地址，MIPS有個jal(jump-and-link,跳轉(zhuǎn)并鏈接)指令，在跳轉(zhuǎn)到某個地址時，把下一條指令的地址放到ra中。用于支持子程序，例如調(diào)用程序把參數(shù)放到a0~a3,然后jalX跳到X過程，被調(diào)過程完成后把結(jié)果放到v0,v1,然后使用jrra返回。