MIPS指令集摘要

MIPS指令R I J三种格式

MIPS五种寻址方式

立即数寻址

寄存器寻址

基址寻址

PC相对寻址

伪直接寻址

WinMIPS64汇编指令

助记

从内存中加载数据

lbu

lhu

lwu

l.d

lui

存储数据到内存

s.d

算术运算

daddi

daddui

dadd

daddu

dsub

dsubu

dmul

dmulu

ddiv

ddivu

add.d

sub.d

mul.d

div.d

逻辑运算

and

xor

andi

ori

xori

置位

slt

sltu

slti

sltiu

分支

beq

bne

beqz

bnez

跳转

jal

jalr

移位

dsll

dsrl

dsra

dsllv

dsrlv

dsrav

移动

movz

movn

mov.d

mtcl

mfcl

其他

halt

nop

cvt.d.l

cvt..l.d

c.lt.d

c.le.d

c.eq.d

bclf

bclt

终端交互

内存映射

示例①输出hello world

示例②读取两个数计算乘积

MIPS指令R I J三种格式

op

操作码opcode

rs

第一个源寄存器编号

rt

第二个源寄存器编号

rd

目的寄存器编号

shamt

移位位数

funct

功能码

MIPS五种寻址方式

立即数寻址

操作数为指令自身中的常数立即数

addi r2,r1,1

r2=r1+1

寄存器寻址

操作数为寄存器中的值

add r2,r1,r0

r2=r1+r0

基址寻址

以基址寄存器中的值和立即数常数之和作为地址，该地址指向的内存的值作为操作数

lw r2,8(r1)

r2=M[r1+8]

PC相对寻址

以PC程序计数器和指令中常数之和作为地址，即16位地址左移2位（即乘以4）与PC计数器相加

beq r2,r1,label

如果r2==r1则程序跳到label处

伪直接寻址

跳转地址由指令中26位地址左移两位（即乘以4）与PC计数器的高4位相连所组成

j label

WinMIPS64汇编指令

助记

从内存中加载数据

lb

lb rd,imm(rs)

基址偏移寻址，加载一个字节8位，rd=M[rs+imm]

lbu

lbu rd,imm(rs)

基址偏移寻址，加载一个无符号字节8位，rd=M[rs+imm]

lh

lh rd,imm(rs)

基址偏移寻址，加载一个半字16位，rd=M[rs+imm]

lhu

lhu rd,imm(rs)

基址偏移寻址，加载一个无符号半字16位，rd=M[rs+imm]

lw

lw rd,imm(rs)

基址偏移寻址，加载一个字32位，rd=M[rs+imm]

lwu

lwu rd,imm(rs)

基址偏移寻址，加载一个无符号字32位，rd=M[rs+imm]

ld

ld rd,imm(rs)

基址偏移寻址，加载一个64位，rd=M[rs+imm]

l.d

l.d freg,imm(rs)

基址偏移寻址，加载一个64位浮点数，freg=M[rs+imm]

lui

lui reg,imm

英文原文是这个load upper half of register immediate，我也不是很懂@_@

存储数据到内存

sb

sb rs,imm(rd)

基址偏移寻址，存储一个字节8位，M[rd+imm]=rs

sh

sh rs,imm(rd)

基址偏移寻址，存储一个半字16位，M[rd+imm]=rs

sw

sw rs,imm(rd)

基址偏移寻址，存储一个字32位，M[rd+imm]=rs

sd

sd rs,imm(rd)

基址偏移寻址，存储一个64位，M[rd+imm]=rs

s.d

s.d freg,imm(rd)

基址偏移寻址，存储一个64位浮点数，M[rd+imm]=freg

算术运算

daddi

daddi rd,rs,imm

立即数寻址，加法操作，rd=rs+imm

daddui

daddi rd,rs,imm

立即数寻址，无符号加法操作，rd=rs+imm

dadd

dadd rd,rs,rt

寄存器寻址，加法操作，rd=rs+rt

daddu

daddu rd,rs,rt

寄存器寻址，无符号加法操作，rd=rs+rt

dsub

dsub rd,rs,rt

寄存器寻址，减法操作，rd=rs-rt

dsubu

dsubu rd,rs,rt

寄存器寻址，无符号减法操作，rd=rs-rt

dmul

dmul rd,rs,rt

寄存器寻址，乘法操作，rd=rs*rt

dmulu

dmulu rd,rs,rt

寄存器寻址，无符号乘法操作，rd=rs*rt

ddiv

ddiv rd,rs,rt

寄存器寻址，除法操作，rd=rs/rt

ddivu

ddivu rd,rs,rt

寄存器寻址，无符号除法操作，rd=rs/rt

add.d

add.d freg1,freg2,freg3

寄存器寻址，浮点数加法，freg1=freg2+freg3

sub.d

sub.d freg1,freg2,freg3

寄存器寻址，浮点数减法，freg1=freg2-freg3

mul.d

mul.d freg1,freg2,freg3

寄存器寻址，浮点数乘法，freg1=freg2*freg3

div.d

div.d freg1,freg2,freg3

寄存器寻址，浮点数除法，freg1=freg2/freg3

逻辑运算

and

and rd,rs,rt

寄存器寻址，与操作，rd=rs&rt

or

or rd,rs,rt

寄存器寻址，或操作，rd=rs|rt

xor

xor rd,rs,rt

寄存器寻址，异或操作，rd=rs^rt

andi

andi rd,rs,imm

立即数寻址，与操作，rd=rs&imm

ori

ori rd,rs,imm

立即数寻址，或操作，rd=rs|imm

xori

andi rd,rs,imm

立即数寻址，异或操作，rd=rs^imm

置位

slt

slt rd,rs,rt

寄存器寻址，如果rs<rt那么rd=1，否则rd=0

sltu

sltu rd,rs,rt

寄存器寻址，无符号比较，如果rs<rt那么rd=1，否则rd=0

slti

slti rd,rs,imm

立即数寻址，如果rs<imm那么rd=1，否则rd=0

sltiu

sltiu rd,rs,imm

立即数寻址，无符号比较，如果rs<imm那么rd=1，否则rd=0

分支

beq

beq rs,rt,label

PC相对寻址，如果rs==rt，那么程序跳转到label

bne

bne rs,rt,label

PC相对寻址，如果rs!=rt，那么程序跳转到label

beqz

beqz rs,label

PC相对寻址，如果rs==0，那么程序跳转到label

bnez

bnez rs,label

PC相对寻址，如果rs!=0，那么程序跳转到label

跳转

j

j label

伪直接寻址，程序直接跳转到label

jr

jr rs

伪直接寻址，程序直接跳转到rs中的地址

jal

jal label

伪直接寻址，程序直接跳转到label并保存程序当前下一条指令地址到r31

jalr

jalr rs

伪直接寻址，程序直接跳转到rs中的地址并保存程序当前下一条指令地址到r31

移位

为什么没有算术左移，因为算术左移和逻辑左移效果一样，都是右边补0，但是逻辑右移和算术右移不一样，逻辑右移左边直接补0，而算术右移左边需要补符号位，即负数补1，非负数补0

dsll

dsll rd,rs,imm

立即数寻址，逻辑左移，rd=rs<<imm

dsrl

dsrl rd,rs,imm

立即数寻址，逻辑右移，rd=rs>>imm

dsra

dsra rd,rs,imm

立即数寻址，算术右移，rd=rs>>imm

dsllv

dsllv rd,rs,rt

寄存器寻址，逻辑左移，rd=rs<<rt

dsrlv

dsrlv rd,rs,rt

寄存器寻址，逻辑右移，rd=rs>>rt

dsrav

dsrav rd,rs,rt

寄存器寻址，算术左移，rd=rs<<rt

移动

movz

movz rd,rs,rt

寄存器寻址，如果rt==0那么rd=rs

movn

movn rd,rs,rt

寄存器寻址，如果rt!=0那么rd=rs

mov.d

mov.d freg1,freg2

寄存器寻址，freg1=freg2

mtcl

mtcl rs,freg

寄存器寻址，freg=rs

mfcl

mfcl rd,freg

寄存器寻址，rd=freg

其他

halt

halt

程序结束

nop

nop

没有操作

cvt.d.l

cvt.d.l freg,freg

convert 64-bit integer to a double FP format

cvt..l.d

cvt.l.d freg,freg

convert double FP to a 64-bit integer format

c.lt.d

c.lt.d freg,freg

set FP flag if less than

c.le.d

c.le.d freg,freg

set FP flag if less than or equal to

c.eq.d

c.eq.d freg,freg

set FP flag if equal to

bclf

bclf label

branch to address if FP flag is FALSE

bclt

bclt label

branch to address if FP flag is TRUE

终端交互

内存映射

CONTROL: .word 0x10000
DATA: .word 0x10008

WinMIPS64 模拟器支持内存映射 IO 模型，用于写入或从 WinMIPS64 终端读取。

要写入终端：

将内存地址设置为要写入的值DATA
将适当的值写入内存地址CONTROL

要从终端读取：

将适当的值写入内存地址CONTROL
从内存地址读取输入DATA

`CONTROL`	用法
写入操作
`1`	设置为输出的无符号整数`DATA`
`2`	设置为输出的有符号整数`DATA`
`3`	设置为输出的浮点值`DATA`
`4`	设置为用于输出的字符串的内存地址`DATA`
`5`	设置为像素的坐标、坐标和 RGB 颜色（分别使用字节、字节和 word32 存储）`DATA+5xDATA+4yDATA`
读取操作
`8`	从终端/键盘读取（整数或浮点值）`DATA`
`9`	从中读取一个字节，没有字符被回显`DATA`
其他操作
`6`	清除终端屏幕
`7`	清除图形屏幕

示例①输出hello world

	.data
CONTROL: .word32 0x10000
DATA:	.word32 0x10008
mes:	.asciiz "Hello World!\n"
	
	.text
	daddi r1,r0,mes
	lw r2,DATA(r0)
	sd r1,0(r2)
	daddi r1,r0,4
	lw r2,CONTROL(r0)
	sd r1,0(r2)
	halt

示例②读取两个数计算乘积

	.data
CONTROL: .word32 0x10000
DATA:	.word32 0x10008
cue1:	.asciiz "please enter two numbers:\n"
cue2:   .asciiz "results:\n"
cue3:   .asciiz "warning: result overflow\n"
	
	.text
	daddi r1,r0,cue1 	# please enter two numbers
	lw r2,DATA(r0)
	sd r1,0(r2)
	daddi r1,r0,4
	lw r2,CONTROL(r0)
	sd r1,0(r2)
 
	daddi r1,r0,8	 	# r3=a
	lw r2,CONTROL(r0)
	sd r1,0(r2)
	lw r2,DATA(r0)
	lw r3,0(r2)
 
 
	daddi r1,r0,8 		# r4=b
	lw r2,CONTROL(r0)
	sd r1,0(r2)
	lw r2,DATA(r0)
	lw r4,0(r2)
 
	dadd r5,r0,r0		# r5=0 for r5=a*b
	daddi r1,r0,32
loop:	andi r2,r4,1		# r4[-1]
	beq r2,r0,zero		# r4[-1]==1?
	dadd r5,r5,r3
zero:	dsll r3,r3,1
	dsra r4,r4,1
	daddi r1,r1,-1
	bne r1,r0,loop
 
	daddi r1,r0,cue2	# results
	lw r2,DATA(r0)
	sd r1,0(r2)
	daddi r1,r0,4
	lw r2,CONTROL(r0)
	sd r1,0(r2)
 
	lw r2,DATA(r0)		# output a*b
	sd r5,0(r2)
	daddi r1,r0,2
	lw r2,CONTROL(r0)
	sd r1,0(r2)
 
	dsra r1,r5,16		# r1=r5[0:31]
	dsra r1,r1,16		
	beq r1,r0,end
	
	daddi r1,r0,cue3	# output overflow
	lw r2,DATA(r0)
	sd r1,0(r2)
	daddi r1,r0,4
	lw r2,CONTROL(r0)
	sd r1,0(r2)
 
end:	halt