MIPS架构处理器指令详解:同步、异常处理与PC相关指令
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更新于2024-08-07
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"MIPS®架构程序员卷IA:介绍MIPS32®架构,修订版6.01,中文版"
本文档是MIPS架构程序员的参考手册,专注于介绍MIPS32架构,主要关注指令集及其相关功能。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数据中心。
在MIPS32架构中,有一些特定的指令和功能,如:
1. **左移地址**(LSA和DLSA):这些指令允许对寄存器进行左移操作,通常用于数组元素的地址计算,通过1到4的缩放因子实现乘法效果。
2. **添加上直系亲属**:这组指令包括AUI、DAUI、ADDI、AUIPC、ALUIPC等,它们可以将立即数加到寄存器或程序计数器(PC)上,实现不同宽度的位移。AUIPC和ALUIPC尤其适用于生成PC相对地址,对于分支和跳转操作非常有用。
3. **PC相对地址计算**:ADDIUPC、AUIPC和ALUIPC指令用于计算相对于PC的地址,其中AUIPC和ALUIPC处理高位部分,ADDIUPC处理低位部分。这些指令在构建分支和链接(BL)指令时特别重要。
4. **指令序列化**(SYNC和SYNCI):在多处理器系统中,这些指令用于确保内存访问的顺序,使得外部观察者能够确定某些加载和存储操作的顺序。SYNC确保在指令之后的存储操作完成,而SYNCI则同步处理器高速缓存。
5. **条件移动指令**:这些指令根据特定条件来决定是否执行数据的移动,是分支和条件执行的重要组成部分。
6. **预取指令**:这些指令用于预先加载数据到高速缓存,提高程序的执行效率。
7. **NOP指令**:空操作指令,通常用于填充延迟槽或者在程序中插入无操作的时间。
此外,文档还涵盖了MIPS架构的历史、组件、版本演进以及与特权架构的子集等相关内容。它还提到了MIPS架构的不同模块和特定应用扩展,如MIPS16e、MDMX、MIPS-3D、SmartMIPS和MIPS DSP模块,这些都是针对不同应用场景设计的扩展指令集。
MIPS32架构提供了一套丰富的指令集,包括各种地址计算、条件控制和优化内存访问的指令,以支持高效且灵活的程序设计。该文档对于理解MIPS32架构的程序员来说是一份重要的参考资料。
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史东来
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