MIPS下各个寄存器编号及描述

寄存器编号	寄存器名	寄存器用途
0	zero	永远返回0
1	$at	汇编保留寄存器（不可用作其他用途）
2-3	$v0-$v1	(value的简写)存储表达式或者函数的返回值
4-7	$a0-$a3	(Argument简写)存储子程序的前4个参数，在子程序调用过程中释放
8-15	$t0-$t7	(temp简写)临时变量，同上调用时不保存
16-23	$s0-$s7	(Save or Static简写？)静态变量？调用时保存
24-25	$t8-$t9	(Temp简写)算是前面$0-$7的继续，属性同$t0-$t7
26-27	$k0-$k1	(break off简写?)中断函数返回值，不可做其他用途
28	gp\	(GlobalPointer简写)指向64k(gp\	(GlobalPointer简写)指向64k(2^{16}$)大小的静态数据块的中间地址
29	$sp	(Stack Pointer简写)栈指针，指向栈顶
30	$s8/$fp	(Save / Frame Pointer)帧指针
31	$ra	返回地址，目测不可用作其他用途

程序结构

数据声明 + 普通文本 + 程序编码（文件后缀是 .s 或 .asm）

数据声明在代码段之后（在之前也没什么问题）

数据

数据段以 .data 为开始标志
声明变量后，即在主存中分配空间

代码

代码段以 .text 为开始标志
各项指令操作
程序入口标志：main:
程序结束标志

注释

同C系语言。

基本模板：

# Comment giving name of program and description of function
# ...
# Template.s
		.data # variable declarations follow this line
					# 数据变量声明
					# ...
		.text # instructions follow this line
				# 代码段
main:			# indicates start of code (first instruction to execute)
					# 主程序
					# ...

# End of program, leave a blank line

数据声明

声明的格式：

1	变量名: 数据类型变量值

冒号不可缺少。

通常给变量赋一个初始值，对于 .space，要指明需要多少大小的空间(bytes)。

加载/保存指令集

如果要访问内存，只能使用 load/store 指令
其他的只能是寄存器操作

load

lw

lw register_dest, RAM_src

从内存中复制RAM_src的内容到对应的寄存器中(w即word，一个字长，4个字节，因此该数据大小为4个字节)

lb

lb register_dest, RAM_src

同上，lb为load byte.

store

sw

sw register_src, RAM_dest

指将指定寄存器中的数据写入到特定的内存中。

sb

sb register_src, RAM_dest

同上，但数据大小为1字节。

load imm

li

li register_dest, value

加载立即数。

立即与间接寻址

la

Load address 直接给地址

例如，la $t0, var1 将 var1 (表示的是内存地址)放到 $t0 中。

如果变量var1不是内存地址，就成 li 指令了。

间接寻址

lw: 寄存器中存储的是内存地址，需要访问该内存地址得到数据再放到目的寄存器中。

lw $t2,($t0) load word at RAM address contained in $t0 into $t2
sw $t2,($t0) store word in register $t2 into RAM at address contained in $t0

加偏移量

lw $t2,4($t0) load word at RAM address ($t0+4) into register $t2, ”4” gives offset from address in register $t0
sw $t2,-12($t0) store word in register $t2 into RAM at address ($t0 - 12),negative offsets are fine

算术指令集

最多3个操作数
操作数只能是寄存器，不允许出现地址
所有指令统一是32位

add $t0,$t1,$t2 # $t0 = $t1 + $t2; add as signed (2's complement) integers
sub $t2,$t3,$t4	#  $t2 = $t3 - $t4
addi    $t2,$t3, 5  #  $t2 = $t3 + 5;   "add immediate" (no sub immediate)
addu    $t1,$t6,$t7	#  $t1 = $t6 + $t7;   add as unsigned integers
subu    $t1,$t6,$t7	#  $t1 = $t6 - $t7;   subtract as unsigned integers
mult    $t3,$t4        #  multiply 32-bit quantities in $t3 and $t4, and store 64-bit
                    #  result in special registers Lo and Hi:  (Hi,Lo) = $t3 * $t4
　　　　　　　　　　　　#　　　　　　　　　　　　　运算结果存储在hi,lo（hi高位数据， lo低位数据）
div $t5,$t6        #  Lo = $t5 / $t6   (integer quotient)
                    #  Hi = $t5 mod $t6   (remainder)
　　　　　　　　　　　　#　　　　　　　　　　　　　商数存放在 lo, 余数存放在 hi
mfhi    $t0		#  move quantity in special register Hi to $t0:   $t0 = Hi
　　　　　　　　#　　　　　　　　　　　　　　　　  不能直接获取 hi 或 lo中的值， 需要mfhi, mflo指令传值给寄存器
mflo    $t1		#  move quantity in special register Lo to $t1:   $t1 = Lo
                    #  used to get at result of product or quotient

move    $t2,$t3    #  $t2 = $t3

控制流

分支（if else系列）

b   target      #  unconditional branch to program label target
beq $t0,$t1,target #  branch to target if  $t0 = $t1
blt $t0,$t1,target #  branch to target if  $t0 < $t1
ble $t0,$t1,target #  branch to target if  $t0 <= $t1
bgt $t0,$t1,target #  branch to target if  $t0 > $t1
bge $t0,$t1,target #  branch to target if  $t0 >= $t1
bne $t0,$t1,target #  branch to target if  $t0 <> $t1

跳转（while, for, goto系列）

j   target  　　　　#  unconditional jump to program label target
                   # 看到就跳， 不用考虑任何条件
jr  $t3		#  jump to address contained in $t3 ("jump register")
　　　　　　#  类似相对寻址，跳到该寄存器给出的地址处

子程序调用

1	jal sun_label # "jump and link"

将当前程序计数器保存在 $ra 中，通过上面保存在 $ra 中的计数器返回到调用前。

如果调用的子程序中有调用了其他的子程序，如此往复，则返回地址的标记就用栈来存储。

系统调用与输入/输出（主要针对SPIM模拟器）

使用syscall，以下指令应该是通用的。
参数使用的寄存器：$v0, $a0, $a1.
返回值使用：$v0.

Service	Code in $v0 对应功能的调用码	Arguemnts 所需参数	Results 返回值
打印一个整型	$v0=1	将要打印的整型赋值给$a0
打印一个浮点数	$v0=2	将要打印的浮点数赋值给$f12
打印双精度浮点数	$v0=3	将要打印的双精度浮点数赋值给$f12
打印字符串	$v0=4	将要打印的字符串的地址赋值给$a0
读取一个整型	$v0=5		将读取的整型赋值给$v0
读取浮点数	$v0=6		将读取的浮点数赋值给$v0
读取双精度浮点数	$v0=7		将读取的双精度浮点数赋值给$v0
读取字符串	$v0=8	将读取字符串地址赋值给$a0，将读取字符串的长度赋值给$a1
sbrk(应该同C中的sbrk()函数一样) 动态分配内存	$v0=9	$a0=amount 需要分配的空间大小，单位目测是字节	将分配好的空间首地址给$a0
退出	\v0=10	退出

打印的字符串应该有一个终止符(‘\0’)，声明字符串为 .asciiz 类型即可。
对于读取整型，浮点数，双精度浮点数等数据操作，系统会读取一整行（以’\n’为结束）
读取字符串时，输入过长就截短，短了不补，最后会加上终止符
The sbrk service returns the address to a block of memory containing n additional bytes. This would be used for dynamic memory allocation.

在MIPS程序中，指令一般从地址0x00400000开始存储。MIPS存储器地址是字节寻址，所以32位（4字节）指令地址每次增加4字节而不是1字节。

机器代码就是指令。汇编代码是汇编代码。

处理器从存储器中顺序地取出指令。数字电路硬件解码和执行这些指令。当前指令的地址存储在程序计数器（一个32位寄存器）中。

操作系统将PC的值设为地址0x00400000。处理器将位于这个地址的指令读出并执行机器代码。然后，处理器将PC增加4，变为0x00400000，接着取出该地址的指令并执行，以此类推。

微处理器的体系结构状态（architectural state）保存程序的状态。对于MIPS，体系结构状态由寄存器文件和PC组成。

分支

为了顺序执行指令，程序计数器执行一条指令后增4。分支（branch）指令改变程序计数器的值，跳过某段代码或返回到执行先前的代码。

MIPS汇编语言编程