MIPS指令系统J类指令的问题？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-06-15 01:37 标签： 指令系统的特点

计算机组成原理--10.5

1.计算机中指令的表示

指令在计算机内部是用高低电平表示的，并且看上去和数的表示是一样的。实际上，指令的各个部分都可以看成数，将这些数拼在一起就构成了指令。（实际上指令和数据的存储确确实实是一样的--都是二进制数）

在接下来的学习中需要用的部分的寄存器，所以在这里先做简单引入。

寄存器$s0~$s7映射到寄存器16~23，寄存器$t0~$t7映射到寄存器8~15.(这里s和t都只是标号，在之后的学习中我们会知道，s代表保留寄存器，t代表临时寄存器)

指令的布局形式叫做指令格式。

MIPS指令占32位，与数据字的位数相等。

数据字的定义:数据字，由于计算机使用的信息既有指令又有数据，所以计算机字可以代表指令，也可以代表数据。如果某字代表要处理的数据，则称为 数据字；如果某字为一条指令，则称为指令字-------百度百科

这是一种三地址指令，rd存放的是操作的结果。

问题：如果有些指令需要常数的参与，例如取数操作那该怎么做？

可能一开始想到的答案就是，把数放在rs,rt,rd段中，需要用常数的时候的时候，把他从去字段中取出。

但实际上，这种操作方法会出现问题，当参与操作的常数>32（2^5）时就会出现超出范围的问题。因此又希望所有指令的长度一样，又希望能够有统一的指令格式，同时还要避免出现操作的常数太小的问题.......就出现了心得指令格式：

前面所介绍的指令类型叫做R型指令，即寄存器型指令，I型指令为用于立即数的指令

3 #此时rt的意义已经发生了变化 4 #rt：指明接收取数结果的寄存器

四种操作方式所对应的指令格式：

0 0
0 0

（reg代表使用寄存器，address代表16位地址，n.a.代表不出现)(add和sub的op是相同的，区分他们的是funct）

通过观察可以发现，R型和I型的前三个字段长度相等，并且名称也一样；I型格式的第四个字段和R型后三个字段长度之和相等。R型和I型虽然功能不同但是却构造很相似，而相关指令在二进制表示上的相似性可以简化硬件的设计。

补充：存储程序：将指令和数据以相同的方式存储，极大的简化了计算机系统。

1）指令用数的形式表达

2）和数一样程序存储在存储器中，并且可以读写

之前在R型指令格式的介绍中，有一部分没有介绍--shamt字段（shift amount）

shamt字段用来表示偏移量，经常用于逻辑左移(sll)和逻辑右移(srl)中。

逻辑左/右移：把一个字里所有的位都向左/右移动，并在空出的地方补0

0 0 0

逻辑左移还有额外的好处，左移i位= 数 * 2^i

按位与（AND）和按位或（OR）

AND提供了一种将源操作数置零的方法。

与AND对偶的操作是按位或(OR)

OR提供了一种将源操作数置一的方法，与AND相似，不再详细展开。

该操作只有一个操作数，把这个操作数中的1->0,0->1

若$s0和$s1中数值相等，则转到标签为L1的语句

若.......不相等，则转到标签为L1的语句

当遇到这种指令时，程序必须分支

当遇到这条指令，则转到标签为L1的语句

例：用机器语言表示C语言程序1

选择用bne而不是beg，因为bne通过测试分支的相反条件来体跳过if语句后边的then部分，提高效率

使用转移地址表：由代码中标签所对应的地址构成的数组

为了支持这种情况，计算机提供了寄存器跳转指令jr(jump regisiter)，用来无条件跳转到寄存器指定地址

（下下一节会详细介绍jr语句）

例：用机器语言表示C语言程序2

i原本代表的是第i个数组元素，而按字节寻址是一次寻找一个字节

但为什么要把i*4？？？

若第一个寄存器小于第二个寄存器，则第三个寄存器置1，否则置0

比较指令应该具有分清有符号数和无符号数的能力

有符号数操作(slt,slti)：最高位为1的数代表是一个复数，一定小于最高位为0

无符号数操作(sltu,sltiu)：最高位为1，一定大于所有最高位为0的数

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