计算机组成原理学习笔记第5章指令系统 5.6——MIPS指令详解

有诗云:苔花如米小,也学牡丹开。——袁枚
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0.思维导图

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1.R型指令

①R型指令介绍

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操作数和保存结果均通过寄存器进行;

  • op:操作码,所有R型指令中都全为0
  • rs:寄存器编号,对应第1个源操作数;
  • rt:寄存器编号,对应第2个源操作数;
  • rd:寄存器编号,据此保存结果
  • shamt:常数,在移位指令中使用;
  • funct:功能码,指定指令的具体功能

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②R型指令的3种不同类型

1️⃣3寄存器R型指令
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指令功能:$rd ← $rs op $rt

2️⃣2寄存器R型指令

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指令功能:$ rd←$ rt shift sa

3️⃣1寄存器R型指令

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2.I型指令

①I型指令介绍

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操作数中涉及立即数,结果保存到寄存器

  • op:标识指令的操作功能
  • rs:第1个源操作数,是寄存器操作数;
  • rt:目的寄存器编号,用来保存运算结果
  • imm:第2个源操作数,立即数

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②I型指令的4种不同类型

1️⃣面向运算的I型指令

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addi/andi/ori/xori rt, rs, imm; # $rt ← $rs op E(imm)
第一条指令是进行符号扩展,其余是0扩展

2️⃣面向访存的I型指令

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MIPS32中唯一两条访问存储器的指令(RISC)

lw rt,imm(rs) # $ rt ← mem[$ rs+E(imm)]
sw rt,imm(rs) # mem[$ rs+E(imm)] ← $ rt

3️⃣面向位数设置的I型指令
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lui rt, imm # $rt ← imm<<16(空位补0)

4️⃣面向条件转移(分支)的I型指令
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是标准的PC相对寻址方式
其中imm要先“带符号扩展”成32位,再左移2位

3.J型指令

J型指令介绍

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4.关于MIPS 指令的学习建议

MIPS CPU设计过程中数据通路的设计与指令的执行流程密切相关。
每条指令更为详细的功能,请课后查阅MIPS指令手册。
(MIPS指令手册,关注下方公众号,回复"MIPS"即可获取)
■ MIPS 指令学习过程中,建议配合使用MIPS汇编器和运行模拟器Mars ,直观体验指令执行的流程。

★小总结:在上一节的学习中,学习到了MIPS指令的相关内容,对MIPS指令概念有了初步的了解与认识。本节内容,进一步详细介绍了MIPS指令。通过本节内容的学习,学习到了R型指令、I型指令、J型指令,现在,对MIPS指令有了更加全面的认识。

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笔记内容学习资料:计算机组成原理微课版(谭志虎、秦磊华等编著)
课件资料及视频学习:MOOC计算机组成原理(华中科大)
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