MIPS

MIPS ( Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages ) создан компанией MIPS Technologies.

Директивы

• .data — хранение данных и объявление глобальных переменных.
• .text — сам код программы.
• .globl s — объявляет метку s глобальной.
• .extern s size — объявляет, что s имеет размер size и делает s глобальным.
• .align n — выравнивание всех следующих данных на 2^n байт.
• .ascii str — объявляет строку str без нулевого символа.
• .asciiz str — объявляет строку str с нулевым символом.
• .byte / .half / .word / .dword — объявление основных типов данных.
• .float / .double — объявление данных с плавающей точкой.
• .space n — выделить n байт.

Данные и пример .data

Существует 4 основных типа данных в MIPS ассемблере, byte (8 бит), halfword (16 бит), word (32 бита) и double word (64 бита).

Формат объявления: name: type value(s)

Пример:

    .data
       array1:  .byte    'a','b','c'
       num1:   .word   2,3,4,5,6
       array2:  .space  9000
       string:   .asciiz  "I like MIPS"
       var1:     .float   -5.3
       var2:     .double  0.3e-10

Регистры

К регистру можно обратиться по его имени и по его номеру. Номер указан в скобках. Оригинальный MIPS процессор содержит 32 своих регистра и 32 регистра в первом сопроцессоре ($f0 — $f31)

• $zero ($0) — содержит 0, только для чтения.
• $at ($1) — временный регистр для процессора.
• $v0 — $v1 ($2 — $3) — для возвращаемых функциями результатов.
• $a0 — $a3 ($4 — $7) — для аргументов функций.
• $t0 — $t9 ($8 — $15,$24 — $25) — временные значения, можно использовать как угодно.
• $s0 — $s8 ($16 — $23,$30) — постоянные значения, можно использовать как угодно.
• $k0 — $k1 ($26 — $27) — зарезервировано для ядра ОС.
• $gp ($28) — указатель для глобальных переменных.
• $sp ($29) — указатель на стек, его значение равно верхнему адресу стека.
• $fp ($30) — указатель на фрейм.
• $ra ($31) — содержит адрес инструкции, из которого была вызвана функция.
• $f0 – для результатов, возвращаемых функцями, с плавающей запятой.
• $f4, $f6, $f8, $f10, $f16, $f18 – для временных данных с плавающей запятой.
• $f12, $f14 – для параметров функций с плавающей запятой.
• hi,lo — используется при умножении и делении.
• pc — программный счетчик.

Типы инструкций

• R (register) — Операнды — 3 регистра, регистр назначения, первый аргумент и второй аргумент.
• I (immediate) — Операнды — 2 регистра и число.
• J (jump) — Операнд — 26 битный адрес , куда надо “прыгнуть”.

Инструкции MIPS

Здесь описаны основные инструкции MIPS ассемблера.

Арифметические

• add $x, $a, $b — x = a+b , может вызвать переполнение.
• addu $x, $a, $b — как и выше, но не вызывает переполнения.
• addi $x, $a, i16 — как и add , но i16 — 16-битное целое число, может вызвать переполнение.
• addiu $x, $a, i16 — как и выше, но не вызывает переполнения.
• sub $x, $a, $b — x = a-b , может вызвать переполнение.
• subu $x, $a, $b — как и выше, но не вызывает переполнения.
• mult $a, $b — умножение a и b, результат записывается в регистры lo и hi.
• mfhi $x — присваивает регистру x значение регистра hi.
• mflo $x — присваивает регистру x значение регистра lo.
• div $a, $b — деление a на b, целое записывается в lo, а остаток в hi.
• divu $a, $b — как и выше, только не вызывает переполнения.
• move $x, $y — присваивает x значение y.

Управляющие структуры

Переходы

• j target — переход на метку target.
• jr $x — перейти по адресу, содержащему в регистре x.
• jal target — копирует содержимое программного счетчика в регистр $ra и переходит по метке target.

Условные переходы

• b target — безусловный переход на метку target.
• beq $a, $b, target — перейти на метку target, если a = b.
• blt $a, $b, target — перейти на метку target, если a < b.
• ble $a, $b, target — перейти на метку target, если a <= b.
• bgt $a, $b, target — перейти на метку target, если a > b.
• bge $a, $b, target — перейти на метку target, если a >= b.
• bne $a, $b, target — перейти на метку target, если a <> b.

Прямая и косвенная адресация

• la — $x, var — копировать RAM адрес var (объявлено в .data) в регистр x.
• lw $x, s($y) — загрузить слово, содержащее в RAM памяти по адресу $x, в регистр $y. Можно дописать смещение от адреса в регистре (s).
• li — $x, i16 — загрузить 16 или 32-битное число в регистр $x.
• sw — $x, s($y) — зарезервировать машинное слово, содержащее в регистре $x, в RAM памяти по адресу $y. Можно дописать смещение (s).

Другие инструкции

syscall

Довольно важная инструкция в MIPS ассемблере, которая использует системные вызовы операционной системы. Прежде чем использовать ее, нужно загрузить в регистр $v0 один из служебных кодов от 1 до 16 . Список кодов и соответствующих действий операционной системы:

• 1 — вывести на экран натуральное число, которое находится в регистре $a0.
• 2 — вывести на экран число с плавающей точкой, которое находится в регистре $f12.
• 3 — вывести на экран число с плавающей точкой (двойная точность), которое находится в регистре $f12.
• 4 — вывести строку , которая находится в регистре $a0 (с нулевым символом).
• 5 — считать натуральное число и занести его в регистр $v0.
• 6 — считать число с плавающей точкой и занести его в регистр $f0.
• 7 — считать число с плавающей точкой (двойная точность) и занести его в регистр $f0.
• 8 — считать строку, $a0 — адрес строкового буфера , $a1 — сколько символов нужно считать.
• 9 — ?
• 10 — выйти из программы.
• 11 — вывести символ в $a0.
• 12 — считать символ и занести его в $a0.
• 13 — открыть файл, $a0 — адрес нуль-строки, содержащей имя файла, $a1 — флаг, $a2 — режим. После операции $v0 будет содержать дескриптор файла.
• 14 — читать из файла, $a0 — дескриптор, $a1 — адрес входного буфера, $a2 — сколько символов прочитать. После операции $v0 будет содержать количество прочитанных символов.
• 15 — писать в файл, $a0 — дескриптор, $a1 — адрес выходного буфера, $a3 — сколько символов записать. После операции $v0 будет содержать количество записанных символов.
• 16 — закрыть файл , дескриптор находится в $a0.

nop — машинный код 00000000 , ничего не делает.

break — используется для отладки.