MIPS架构CPU指令格式详解
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更新于2024-08-07
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"MIPS32®架构程序员卷IA:介绍MIPS32®架构,修订版6.01"
本文档详细介绍了MIPS架构,特别是MIPS32®架构的指令格式,适用于修订版6.01。MIPS(Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages)是一种精简指令集计算机(RISC)架构,广泛应用于嵌入式系统和处理器设计。
MIPS32指令集基于三种基本指令格式:R型、I型和新型的I型(如Off21)。R型指令包含三个5位字段,用于指定寄存器编号(RD、RS、RT)和一个5位的移位量(SA)。I型指令则包含16位立即数,可用于不同类型的运算,包括计算、存储器偏移和分支位移。其中,Imm16格式在逻辑、算术、加载/存储和分支指令中常见。版本6引入了Off21格式,提供更大的21位分支偏移,适用于更广泛的分支条件。
文档中提到,对于即时(I型)指令,有多种格式,如图5.2所示,其中16位立即数可以用于不同目的,如逻辑操作数、算术操作数、加载/存储地址的字节偏移和PC相对分支指令的签名位移。此外,某些PC相关的指令可能使用更宽的18位或19位偏移,并且21位直接低位作为额外的操作码位。
MIPS架构经历了多个版本的演进,从最初的MIPS I到MIPS32架构的第2版、发布2.5+、MIPSr3、发布5以及最终的版本6。每个版本都带来了架构改进和扩展,以适应不断变化的计算需求。MIPS32版本6引入的新特性之一就是Off21格式的I型指令,这增强了分支指令的灵活性。
文档还提到了一些重要的编程和文档处理规则,如不可预测行为、未定义行为和不稳定行为的定义,以及伪符号和特殊符号的使用。此外,它还涵盖了MIPS架构的不同组件,如指令集架构(ISA)、特许资源架构(PRA)、模块和专用扩展(ASE),以及用户定义指令(UDIS)。
MIPS架构的兼容性和子集也得到了讨论,区分了非特权架构和特权架构的子集,以满足不同应用场景的需求。此外,文档还介绍了各种应用特定扩展,如MIPS16e、MDMX、MIPS-3D、SmartMIPS和MIPS DSP模块,这些扩展增强了MIPS32架构在特定领域的性能和功能。
这份用户手册提供了深入的MIPS32指令格式和架构的详细信息,是理解和开发基于MIPS32系统的关键资源。
2020-03-05 上传
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吴雄辉
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