MIPS算术逻辑单元：寄存器加法指令详解

本资源主要介绍了MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages，无流水线互锁微处理器）体系结构中算术逻辑单元（ALU，Arithmetic Logic Unit）的相关概念。在第三讲中，重点讨论了算术运算和逻辑运算在计算机中的核心作用，以及它们如何通过MIPS指令得以执行。 在MIPS指令中，加法操作是常见的算术运算。不同于X86指令可以进行存储器操作，MIPS指令如`add`仅对寄存器操作。例如，`add $8, $9, $10`指令表示将九号寄存器（$9）和十号寄存器（$10）的内容相加，结果存放在八号寄存器（$8）。C语言编写的加法语句会被编译成这种形式的MIPS指令，其操作数全为寄存器，因此属于R型指令。 指令编码表是理解MIPS指令的关键，通过查找编码表，可以确定指令的Opcode（操作码）、Function（功能域）和源操作数地址。在这个例子中，Opcode为0x20（十进制32），Function域为0，说明这不是移位指令。目的操作数（rd）为8，源操作数rs（第一个源操作数）为9，rt（第二个源操作数）为10。这些信息组合起来，形成了具体的指令编码，存储在内存中的机器指令。 CPU通过取指过程将指令从内存读入IR（Instruction Register，指令寄存器），指令解码电路根据Opcode和Function字段识别指令类型，如add，然后进一步解析源操作数地址，控制信号发送至ALU。ALU根据控制信号执行相应的算术或逻辑运算，并可能与内存交互，但仅限于寄存器之间。此外，控制电路还会通过内部总线选择适当的寄存器来完成操作。 总结来说，本资源详细讲解了如何通过MIPS指令实现算术运算，涉及指令格式、操作数解析、指令编码和ALU的工作原理，这对于理解计算机底层硬件如何执行基本运算具有重要意义。