第二章 MIPS体系结构课件.ppt

《第二章 MIPS体系结构课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章MIPS体系结构2.1MIPS汇编语言风格#：注释;：一行中多条指令用分号隔开:：单词后面跟着冒号指标号，代码中的入口点和命名数据区的一个存储位置三种指令格式（所有指令都是32位）：R类型I类型J类型（1）R型指令（从寄存器堆中取出两个操作数，计算结果写回寄存器堆）OP：指令的基本操作---操作码Rd：存放结果的目的操作寄存器Rs：第一个源操作数寄存器Rt：第二个源操作寄存器Shamt：偏移量，用于移位指令Funct：函数，对操作码进行补充add$s1,$s2,$s3$s1=$s2+$s3OPRdRsshamtRt6bitsfunct5bits5bits5bits5bits6bi

2、tsR型指令（2）I类型（用一个16位的立即数作为一个源操作数）g=g+4；(inC)Lw$t0,0($s3)#$t0=4$s3=Address(4)add$s1,$s1,$t0#g=g+4（3）J类型（用一个26位的立即数作为跳转的目标地址）gotoLabel；(C语言)Jlabel(MIPS指令)2.2寄存器$0=0gp:PIC：维护GOT（globaloffsettable）指针（16章）非PIC：作基指针(链接时确定位置的静态数据中部)lwri,offset(gp)offset16位，前后各32K若没有gp，存储静态数据区域的值需要两条指令（获取地址，去存储数据）$31:正常调

3、用函数指令（jal）存放返回地址。寄存器调用版本（jalr）可以用任意寄存器存放返回地址。2.3整数乘法部件及寄存器MIPSCPU采用专用的整数乘法部件（可以执行两个通用寄存器的除法操作），并没有集成到流水线中去。特殊寄存器：HI、LOHI：乘法结果高32位，除法余数LO：乘法结果低32位，除法商mfhi/mflort：将hi/lo内容传输到通用寄存器rtmthi/mtlort：将通用寄存器rt内容传输到hi/lo（中断返回恢复现场）结果寄存器互锁（运算未完成之前读取结果会使CPU停下等待）2.4加载与存储：寻址方式lw$1,offset($2)offset：有符号16位数字（-327

4、68~32767），前后各32K加载所需地址=offset+$2寄存器的值2.5存储器与寄存器的数据类型（1）字节byte和halfword的加载方式MIPS不能直接做8位和16位精度的算术运算符号扩展：lb、lh零扩展：lbu、lhu（2）未对齐加载地址对齐：使用访存指令读取或写入数据单元时，目标地址必须是所访问之数据单元字节数的整数倍未对齐操作：ulw(unalignedloadword)ulh(unalignedloadhalfword)（3）浮点数据32位处理器：加载一个单精度的数据放入一个偶数号的浮点寄存器中双精度（汇编指令展开为两个连续的寄存器加载）l.d$f2,24(t1

5、)lwc1$f2,24(t1)lwc1$f3,28(t1)MIPS/SGI规则：八字节长的双精度浮点变量对齐到八字节的地址边界上2.6汇编器合成指令（1）LIlid,jorid,$zero,j0<=j<=65535addiud,$zero,j-32768<=j<0luid,hi16(j)32位整数的其他j情形orid,d,lo16(j)将一个立即数存入一个通用寄存器（2）LA将一个地址（通常是一个标签）存入一个通用寄存器（3）MOVEmoved,sord,s,$zero将一个寄存器的值存入另一个寄存器2.7MIPS64：64位的扩展（1）保留所有的32位体系结构的指令（2）MI

6、PS32指令完全兼容（寄存器存放的是32位值的64位符号扩展）（3）定义尽可能多的MIPS32指令（兼容性及做64位指令）2.8基本地址空间（1）kuseg：0x0000_0000~0x7FFF_FFFF（2G）用户态可用地址，需MMU转换（2）kseg0：0x8000_0000~0x9FFF_FFFF（512M）最高位清零映射到低端512M的物理地址，unmapped，cached。无MMU，存放程序和数据；有MMU，存放操作系统核心。（3）kseg1：0xA000_0000~0xBFFF_FFFF（512M）最高三位清零映射到低端512M的物理地址，unmapped，uncache

7、d。唯一一个系统重启能正常工作的地址空间，复位入口地址0xBFC0_0000，相应物理地址0x1FC0_0000。存储初始的程序ROM或用作I/O寄存器。（4）kseg2：0xC000_0000~0xFFFF_FFFFf（1G）核心态下使用，需MMU转换。若需要512M之上的物理地址空间，可以设置存储器管理单元TLB（第六章）或使用64位CPU的额外空间。用户态：用户地址经MMU转换成物理地址，2G以上程序地址是非法的，某些指令（如CPU控制指