MIPS指令集摘要

目录

MIPS指令R I J三种格式

MIPS五种寻址方式

WinMIPS64汇编指令

助记 

从内存中加载数据

lb rd,imm(rs)

lbu rd,imm(rs)

lh rd,imm(rs)

lhu rd,imm(rs)

lw rd,imm(rs)

lwu rd,imm(rs)

ld rd,imm(rs)

l.d freg,imm(rs)

lui reg,imm

存储数据到内存

sb rs,imm(rd)

sh rs,imm(rd)

sw rs,imm(rd)

sd rs,imm(rd)

s.d freg,imm(rd)

算术运算指令

daddi rd,rs,imm

daddi rd,rs,imm

dadd rd,rs,rt

daddu rd,rs,rt

dsub rd,rs,rt

dsubu rd,rs,rt

dmul rd,rs,rt

dmulu rd,rs,rt

ddiv rd,rs,rt

ddivu rd,rs,rt

add.d freg1,freg2,freg3

sub.d freg1,freg2,freg3

mul.d freg1,freg2,freg3

div.d freg1,freg2,freg3

逻辑运算指令

and rd,rs,rt

or rd,rs,rt

xor rd,rs,rt

andi rd,rs,imm

ori rd,rs,imm

andi rd,rs,imm

置位指令

slt rd,rs,rt

sltu rd,rs,rt

slti rd,rs,imm

sltiu rd,rs,imm

分支指令

beq rs,rt,label

bne rs,rt,label

beqz rs,label

bnez rs,label

跳转指令

j label

jr rs

jal label

jalr rs

移位指令

dsll rd,rs,imm

dsrl rd,rs,imm

dsra rd,rs,imm

dsllv rd,rs,rt

dsrlv rd,rs,rt

dsrav rd,rs,rt

移动指令

movz rd,rs,rt

movn rd,rs,rt

mov.d freg1,freg2

mtcl rs,freg

mfcl rd,freg

其他指令

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 

寄存器

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 rd,imm(rs)

lb rd,imm(rs)

基址偏移寻址，加载一个字节8位，rd=M[rs+imm]

lbu rd,imm(rs)

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 rd,imm(rs)

lh rd,imm(rs)

基址偏移寻址，加载一个半字16位，rd=M[rs+imm]

lhu rd,imm(rs)

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 rd,imm(rs)

lw rd,imm(rs)

基址偏移寻址，加载一个字32位，rd=M[rs+imm]

lwu rd,imm(rs)

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 rd,imm(rs)

ld rd,imm(rs)

基址偏移寻址，加载一个64位，rd=M[rs+imm]

l.d freg,imm(rs)

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 reg,imm

lui reg,imm

将立即数装在寄存器的高16位

存储数据到内存

sb rs,imm(rd)

sb rs,imm(rd)

基址偏移寻址，存储一个字节8位，M[rd+imm]=rs

sh rs,imm(rd)

sh rs,imm(rd)

基址偏移寻址，存储一个半字16位，M[rd+imm]=rs

sw rs,imm(rd)

sw rs,imm(rd)

基址偏移寻址，存储一个字32位，M[rd+imm]=rs

sd rs,imm(rd)

sd rs,imm(rd)

基址偏移寻址，存储一个64位，M[rd+imm]=rs

s.d freg,imm(rd)

s.d freg,imm(rd)

基址偏移寻址，存储一个64位浮点数，M[rd+imm]=freg

算术运算指令

daddi rd,rs,imm

daddi rd,rs,imm

立即数寻址，加法操作，rd=rs+imm

daddi rd,rs,imm

daddi rd,rs,imm

立即数寻址，无符号加法操作，rd=rs+imm

dadd rd,rs,rt

dadd rd,rs,rt

寄存器寻址，加法操作，rd=rs+rt

daddu rd,rs,rt

daddu rd,rs,rt

寄存器寻址，无符号加法操作，rd=rs+rt

dsub rd,rs,rt

dsub rd,rs,rt

寄存器寻址，减法操作，rd=rs-rt

dsubu rd,rs,rt

dsubu rd,rs,rt

寄存器寻址，无符号减法操作，rd=rs-rt

dmul rd,rs,rt

dmul rd,rs,rt

寄存器寻址，乘法操作，rd=rs*rt

dmulu rd,rs,rt

dmulu rd,rs,rt

寄存器寻址，无符号乘法操作，rd=rs*rt

ddiv rd,rs,rt

ddiv rd,rs,rt

寄存器寻址，除法操作，rd=rs/rt

ddivu rd,rs,rt

ddivu rd,rs,rt

寄存器寻址，无符号除法操作，rd=rs/rt

add.d freg1,freg2,freg3

add.d freg1,freg2,freg3

寄存器寻址，浮点数加法，freg1=freg2+freg3

sub.d freg1,freg2,freg3

sub.d freg1,freg2,freg3

寄存器寻址，浮点数减法，freg1=freg2-freg3

mul.d freg1,freg2,freg3

mul.d freg1,freg2,freg3

寄存器寻址，浮点数乘法，freg1=freg2*freg3

div.d freg1,freg2,freg3

div.d freg1,freg2,freg3

寄存器寻址，浮点数除法，freg1=freg2/freg3

逻辑运算指令

and rd,rs,rt

and rd,rs,rt

寄存器寻址，与操作，rd=rs&rt

or rd,rs,rt

or rd,rs,rt

寄存器寻址，或操作，rd=rs|rt

xor rd,rs,rt

xor rd,rs,rt

寄存器寻址，异或操作，rd=rs^rt

andi rd,rs,imm

andi rd,rs,imm

立即数寻址，与操作，rd=rs&imm

ori rd,rs,imm

ori rd,rs,imm

立即数寻址，或操作，rd=rs|imm

andi rd,rs,imm

andi rd,rs,imm

立即数寻址，异或操作，rd=rs^imm

置位指令

slt rd,rs,rt

slt rd,rs,rt

寄存器寻址，如果rs

sltu rd,rs,rt

sltu rd,rs,rt

寄存器寻址，无符号比较，如果rs

slti rd,rs,imm

slti rd,rs,imm

立即数寻址，如果rs

sltiu rd,rs,imm

sltiu rd,rs,imm

立即数寻址，无符号比较，如果rs

分支指令

beq rs,rt,label

beq rs,rt,label

PC相对寻址，如果rs==rt，那么程序跳转到label

bne rs,rt,label

bne rs,rt,label

PC相对寻址，如果rs!=rt，那么程序跳转到label

beqz rs,label

beqz rs,label

PC相对寻址，如果rs==0，那么程序跳转到label

bnez rs,label

bnez rs,label

PC相对寻址，如果rs!=0，那么程序跳转到label

跳转指令

j label

j label

伪直接寻址，程序直接跳转到label

jr rs

jr rs

伪直接寻址，程序直接跳转到rs中的地址

jal label

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 rs

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

移位指令

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 rd,rs,imm

dsll rd,rs,imm

立即数寻址，逻辑左移，rd=rs<

dsrl rd,rs,imm

dsrl rd,rs,imm

立即数寻址，逻辑右移，rd=rs>>imm

dsra rd,rs,imm

dsra rd,rs,imm

立即数寻址，算术右移，rd=rs>>imm

dsllv rd,rs,rt

dsllv rd,rs,rt

寄存器寻址，逻辑左移，rd=rs<

dsrlv rd,rs,rt

dsrlv rd,rs,rt

寄存器寻址，逻辑右移，rd=rs>>rt

dsrav rd,rs,rt

dsrav rd,rs,rt

寄存器寻址，算术左移，rd=rs<

移动指令

movz rd,rs,rt

movz rd,rs,rt

寄存器寻址，如果rt==0那么rd=rs

movn rd,rs,rt

movn rd,rs,rt

寄存器寻址，如果rt!=0那么rd=rs

mov.d freg1,freg2

mov.d freg1,freg2

寄存器寻址，freg1=freg2

mtcl rs,freg

mtcl rs,freg

寄存器寻址，freg=rs

mfcl rd,freg

mfcl rd,freg

寄存器寻址，rd=freg

其他指令

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：

1. 将内存地址设置为要写入的值DATA

2. 将适当的值写入内存地址CONTROL

要从终端读取：

1. 将适当的值写入内存地址CONTROL

2. 从内存地址读取输入DATA

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