MIPS指令系统：加载存储指令详解与非对齐访问

本文主要介绍了MIPS架构中的加载存储指令，包括常规的加载存储指令以及特殊的ll、sc指令。文章重点讲述了非对齐地址存储字的实现，特别是lwl和lwr指令的用法。 MIPS加载存储指令分为加载（Load）和存储（Store）两大类，用于从内存读取数据到寄存器或把寄存器中的数据写入内存。常规的加载指令有lb、lbu、lh、lhu和lw，分别用于加载字节、无符号字节、半字和无符号半字、字。存储指令则包括sb、sh和sw，用于存储字节、半字和字。这些指令的地址要求通常是对齐的，例如， lw 指令要求地址能够被4整除，以确保访问完整的32位字。 加载存储指令的特殊之处在于ll（Load Link）和sc（Store Conditional）这对指令，它们常用于原子操作，如锁操作。ll指令会尝试从内存加载数据并链接到一个特定的寄存器，而sc指令则尝试存储数据，但只有在ll指令成功后才会执行，这提供了原子性的保证。 文章进一步探讨了非对齐地址存储字的实现，以lwl（Load Word Left）和lwr（Load Word Right）为例。lwl指令用于从非对齐地址加载一个字的高位部分，而lwr加载低位部分。这两个指令配合使用可以在不满足常规对齐条件的地址上存取一个完整的字。lwl指令从地址的高地址部分开始读取，保留低地址部分的数据，lwr则从低地址部分开始读取，保留高地址部分的数据。通过这种方式，即使地址不是4的倍数，也能正确地组合成一个完整的字。 举例来说，如果要从地址5处加载一个字，lwl会从地址4读取数据的高1字节，lwr则会从地址5读取数据的低3字节。这样，两个指令共同作用下，就可以在非对齐地址上完成字的加载，而不会破坏数据的完整性。 总结而言，MIPS架构的加载存储指令是处理器与内存交互的基础，它们在处理数据时起着关键作用。对于非对齐地址的处理，lwl和lwr指令提供了解决方案，使得在不规则地址上也能有效地读写数据。理解这些指令的使用和工作原理对于进行MIPS程序设计至关重要。