MIPS 指令系统和汇编语言.pdf

第四章 MIPS 指令系统和汇编语言 1. 考研预测：出题特点总结 本章是对统考408 内容来说，本章是新增的章节。此外北航961 大纲中制定了要考MIPS 指令集，从 15 年961 真题来看MIPS 是重中之重。但是今年计组并没有指定具体的教材，但 大纲明确要求掌握MIPS 指令集，所以还是建议考生将《计算机组成与设计：硬件/ 软件接口》 中文版（原版第三版或第四版）作为本章的参考书籍。 本章大致内容是MIPS 的基础知识，难度并不大。考生应该将重点放在MIPS 指令集的基 础上，考察C 语言中的语句转换为对应的MIPS 指令，所以需要熟练掌握C 语言中一些语句 对应的MIPS 指令实现。本章出题很大可能就是C 语言和MIPS 汇编语言之间的转换，也可能 涉及到第五章CPU 指令流水线等内容。 2. 考研知识点系统整理：梳理考点，各个击破 3.1 指令系统概述 机器指令要素  操作码：指明进行的何种操作  源操作数地址：参加操作的操作数的地址，可能有多个。  目的操作数地址：保存操作结果的地址。  下条指令的地址：指明下一条要运行的指令的位置，一般指令是按顺序依次执行的，所以 绝大多数指令中并不显式的指明下一条指令的地址，也就是说，指令格式中并不包含这部 分信息。只有少数指令需要显示指明下一条指令的地址。 指令执行周期 操作数区别  操作数的位置：存储器、寄存器和输入输出端口  操作数的类型：数值类型、逻辑型数、字符和地址  操作数的存储方式  大端（big-endian ）次序：最高有效字节存储在地址最小位置  小端（little-endian ）次序：最低有效字节存储在地址最小 举例：int a = 0 地址 数值 地址 数值 A + 0 12 A + 0 78 A + 1 34 A + 1 56 A + 2 56 A + 2 34 A + 3 78 A + 3 12 大端存储 小端存储 3.2 指令格式 一台计算机指令格式的选择和确定要涉及多方面的因素，如指令长度、地址码结构以及操 作码结构等，是一个很复杂的问题，它与计算机系统结构、数据表示方法、指令功能设计等都 密切相关。 指令的基本格式 一条指令就是机器语言的一个语句，它是一组有意义的二进制代码，指令的基本格式如下： 操作码字段 地址码字段 其中操作码指明了指令的操作性质及功能，地址码则给出了操作数的地址。 指令的长度是指一条指令中所包含的二进制代码的位数，指令长度与机器字长没有固定的 关系，它可以等于机器字长，也可以大于或小于机器字长。通常，把指令长度等于机器字长的 指令称为单字长指令；指令长度等于半个机器字长的指令称为半字长指令；指令长度等于两个 机器字长的指令称为双字长指令。 在一个指令系统中，若所有指令的长度都是相等的，称为定长指令字结构。定长结构指令 系统控制简单，但不够灵活。若各种指令的长度随指令功能而异，就称为变长指令字结构。现 代计算机广泛采用变长指令字结构，变长结构指令系统灵活，但指令的控制较复杂。 计算机执行一条指令所需要的全部信息都必须包含在指令中。对于一般的双操作数运算类 指令来说，除去操作码之外，地址码字段中应包含以下信息：  第一操作数地址。  第二操作数地址。  操作结果存放地址。 这些信息可以在指令中明显的给出，称为显地址；也可以依照某种事先的约定，用隐含的 方式给出，称为隐地址。所以，从地址结构的角度可以分为三地址指令、二地址指令、一地址 指令和零地址指令。 （1）三地址指令 三地址指令格式为：