MIPS指令概述
mips指令集(24条指令)的字段和功能描述
MIPS指令集(24条指令)的字段和功能描述指令集概述M I PS（M ic ro pr oc es s or wi th ou tI nt erl o ck ed Pi pe li ne dSt a ge s）指令集是一种精简指令集（R IS C）体系结构，广泛应用于计算机体系结构的教学和实践中。
本文将介绍M IP S指令集中的24条常用指令，并对它们的字段和功能进行详细描述。
加载和存储指令1.l w指令字段描述：-指令格式：lw$r t,o f fs et($rs)-r s（源寄存器）：指定存储单元的基址寄存器-r t（目标寄存器）：指定目标寄存器，用于存储从存储单元中加载的数据-o ff se t：用于指定存储单元的偏移量，计算出实际地址功能描述：l w指令用于从存储单元中加载数据到目标寄存器。
它通过基址寄存器和偏移量计算出实际地址，并将存储单元中的数据加载到目标寄存器中。
2.s w指令字段描述：-指令格式：sw$r t,o f fs et($rs)-r s（源寄存器）：指定存储单元的基址寄存器-r t（目标寄存器）：指定源寄存器，用于存储到存储单元中的数据-o ff se t：用于指定存储单元的偏移量，计算出实际地址功能描述：s w指令用于将源寄存器中的数据存储到指定的存储单元中。
它通过基址寄存器和偏移量计算出实际地址，并将源寄存器中的数据存储到该地址对应的存储单元中。
算术和逻辑指令3.a d d指令字段描述：-指令格式：ad d$rd,$rs,$rt-r s（源寄存器1）：参与运算的第一个源寄存器-r t（源寄存器2）：参与运算的第二个源寄存器-r d（目标寄存器）：用于存储运算结果功能描述：a d d指令用于将两个源寄存器中的数据相加，并将结果存储到目标寄存器中。
4.s u b指令字段描述：-指令格式：su b$rd,$rs,$rt-r s（源寄存器1）：参与运算的第一个源寄存器-r t（源寄存器2）：参与运算的第二个源寄存器-r d（目标寄存器）：用于存储运算结果功能描述：s u b指令用于将源寄存器2中的数据从源寄存器1中的数据减去，并将结果存储到目标寄存器中。
mips汇编语言指令
mips汇编语言指令MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）是一种精简指令集（RISC）架构的计算机处理器。
它的指令集被广泛应用于各种领域，包括嵌入式系统、操作系统和编译器等。
本文将介绍一些常见的MIPS汇编语言指令。
1. 加载和存储指令MIPS提供了一系列用于数据传输的指令。
其中，lw（load word）指令用于从内存中加载一个字（32位数据）到寄存器中，sw（store word）指令用于将一个字存储到内存中。
例如，lw $t0, 0($s0)表示将从地址$s0偏移量为0的内存位置加载一个字到$t0寄存器中。
2. 算术和逻辑指令MIPS提供了一系列用于算术和逻辑运算的指令。
例如，add指令用于将两个寄存器中的值相加，并将结果存储到目标寄存器中。
而and 指令用于对两个寄存器中的值进行按位与操作，并将结果存储到目标寄存器中。
例如，add $t0, $s0, $s1表示将$s0和$s1中的值相加，并将结果存储到$t0寄存器中。
3. 分支和跳转指令MIPS提供了一系列用于控制程序流程的指令。
其中，beq（branch if equal）指令用于在两个寄存器中的值相等时跳转到目标地址。
而j （jump）指令用于无条件跳转到目标地址。
例如，beq $t0, $t1, label表示如果$t0和$t1中的值相等，则跳转到标签为label的位置。
4. 移位指令MIPS提供了一系列用于移位操作的指令。
其中，sll（shift left logical）指令用于将一个寄存器中的值左移指定的位数，并将结果存储到目标寄存器中。
例如，sll $t0, $s0, 2表示将$s0中的值左移2位，并将结果存储到$t0寄存器中。
5. 系统调用指令MIPS提供了一系列用于进行系统调用的指令。
其中，syscall指令用于触发系统调用，并根据不同的系统调用号执行相应的操作。
计算机设计与实践——MIPS基本指令
MIPS 基本指令和寻址方式：MIPS 是典型的RISC 处理器，采用32位定长指令字，操作码字段也是固定长度，没有专门的寻址方式字段，由指令格式确定各操作数的寻址方式。
MIPS 指令格式一般有三种格式： R-型指令格式 I-型指令格式 J-型指令格式R _Type 指指指指262116116316bit6bit5bit5bit5bit5bitOP ： 操作码rs ： 第一个源操作数寄存器rt ： 第二个源操作数寄存器（单目原数据） rd ： 结果寄存器 shamt ：移位指令的位移量 func ： 指令的具体操作类型特点：R-型指令是RR 型指令，其操作码OP 字段是特定的“000000”，具体操作类型由func字段给定。
例如：func=“100000”时，表示“加法”运算。
R[rd] ← R[rs] + R[rt]I _Type 指指指指2621163115特点：I-型指令是立即数型指令双目运算： R[rt] R[rs]（OP ）SignExt(imm16) Load 指令：Addr ← R[rs] + SignExt(imm16) 计算数据地址 (立即数要进行符号扩展) R[rt] ← M[Addr] 从存储器中取出数据，装入到寄存器中Store 指令：Addr ← R[rs] + SignExt(imm16) M[Addr] ← R[rt]J _Type 指令格式26316bit26bit25特点：J-型指令主要是无条件跳转指令，将当前PC 的高4位拼上26位立即数，后补两个“0”，作为跳转目标地址。
j L //goto L 指指指指指指指指指jal L //$ra 指PC+4;goto L 指指指指指指指指指R 型指令：定点运算： add / addu ， sub / subu ， sra ， mult/multu ， div/divu 逻辑运算： and / or / nor ， sll / srl 比较分支： beq / bne / slt / sltu 跳转指令： jrI 型指令：定点运算： addi / addiu 逻辑运算： andi / ori 比较分支： slti / sltiu数据传送： lw / sw / lhu / sh / lbu / sb / luiJ 型指令： j / jal设计模块划分，教学安排1、MIPS格式指令系统设计2、指令存储器设计3、寄存器堆设计4、ALU设计——基本算术、逻辑单元的设计32位超前进位加法器的设计32位桶式移位寄存器的设计5、取指令部件的设计6、立即数处理单元设计7、单周期处理器设计——R型指令的数据通路设计I型指令的数据通路设计Load/Store指令的数据通路设计分支指令/转移指令的数据通路设计综合12条指令的完整数据通路设计8、ALU控制单元设计9、主控制单元的设计10、单周期处理器总体验证11、异常和中断处理及其电路实现12、带有异常和中断处理功能的处理器的设计设计示例1：指令存储器设计1、 指令存储器模块定义：指令存储器用于存放CPU 运算的程序指令和数据等，采用单端口存储器设计，设计最大为64个存储单元，每个存储单元数据宽度为32bit 。
mips基础指令
mips基础指令MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）是一种高性能的RISC（Reduced Instruction Set Computing）指令集架构，其指令集被广泛应用于工业控制、嵌入式系统、服务器等领域。
MIPS指令集的特点是指令精简、寄存器丰富、执行效率高。
本文将主要介绍MIPS基础指令，帮助初学者快速入门。
一、MIPS基础指令结构MIPS指令的格式为“操作码r1,r2,r3”，其中操作码指示了该指令的功能，而r1、r2、r3分别指定了指令所需的操作数，通常为寄存器或常数。
以下是MIPS指令的分类：1.算术指令算术指令主要包括加、减、乘、除等指令，其中最基本的指令为ADD指令，格式为“ADD r1,r2,r3”，表示将r2和r3的值相加，存放到r1中。
其他的算术指令根据功能的不同，指定相应的操作码。
2.逻辑指令逻辑指令主要包括与、或、非、异或等指令，同样地，最基本的指令为AND指令，格式为“AND r1,r2,r3”，表示将r2和r3的值进行与运算，存放到r1中。
其他的逻辑指令根据功能的不同，指定相应的操作码。
3.移位指令移位指令主要包括逻辑左移、逻辑右移以及算术右移等指令，其中最基本的指令为SLL指令，格式为“SLL r1,r2,n”，表示将r2的值向左移动n位，空出的低位用0填充，存放到r1中。
其他的移位指令根据功能的不同，指定相应的操作码。
4.存取指令存取指令主要包括读、写、加载等指令，其中最基本的指令为LOAD指令，格式为“LOAD r1,addr”，表示将存储在addr地址中的数据加载到r1中。
其他的存取指令根据功能的不同，指定相应的操作码。
5.分支指令分支指令主要包括BZ（分支为零）、BC（分支为给定条件）、J（无条件跳转）等指令，其中最基本的指令为JUMP指令，格式为“JUMP addr”，表示将程序的控制跳转到addr地址处。
c语言 mips指令
c语言 mips指令MIPS指令集是一种32位精简指令集（RISC）体系结构，它在计算机体系结构领域具有非常广泛的应用。
在编写C语言程序时，通常需要将高级语言的代码转化为MIPS指令集的汇编代码。
以下是一些关于C语言和MIPS指令集的相关参考内容，其中不包含链接的详细解释：1. C语言的数据类型映射到MIPS指令集的寄存器：- int类型通常映射到整数寄存器（$t0-$t9）- float类型通常映射到浮点寄存器（$f0-$f31）- char类型通常也映射到整数寄存器，但需要使用指令来执行字节操作2. C语言的条件语句（if-else语句）在MIPS指令集中的实现： - 使用比较指令（比如"slt", "sltu"）将两个操作数进行比较- 根据比较的结果，使用分支指令（比如"beq", "bne", "j"）跳转到不同的代码块- 可以使用标签（label）来标记不同的代码块，以便跳转3. C语言的循环语句（for循环、while循环）在MIPS指令集中的实现：- 使用比较指令判断循环条件，如果条件满足，则执行循环体内的指令- 在循环体内执行相应的操作，包括更新循环变量的值- 使用分支指令（比如"beq", "bne", "j"）跳转到循环开头或循环结束的位置4. C语言的函数调用和参数传递在MIPS指令集中的实现：- 使用特殊的寄存器（比如$ra、$fp、$sp）来保存函数的返回地址、帧指针和栈指针- 将函数参数保存在寄存器或者栈中，并在函数内部使用它们- 使用分支指令跳转到函数的入口，执行函数体内的指令- 使用jr指令返回到调用函数的位置5. C语言中的数组和指针在MIPS指令集中的实现：- 使用基址寄存器（比如$gp）和偏移量来访问数组的元素- 使用la指令加载数组的地址到寄存器，使用lw和sw指令进行读取和存储操作- 使用指针变量保存地址，进行间接寻址操作6. C语言中的结构体和联合体在MIPS指令集中的实现：- 结构体和联合体的成员通常按照顺序在内存中排列- 使用指令来访问结构体和联合体的成员，比如使用lb和sb指令加载和存储字节型成员这些参考内容可以帮助程序员理解在C语言程序中，各种语法和语义对应着MIPS指令集的实现方式。
MIPS指令集汇总
MIPS指令集汇总以下是一些常用的MIPS指令：1.算术和逻辑操作：- add：将两个寄存器中的值相加，并将结果存储到目标寄存器中。
- sub：将第一个寄存器的值减去第二个寄存器的值，并将结果存储到目标寄存器中。
- mult：将两个寄存器中的值相乘，并将结果存储在两个特殊寄存器（HI和LO）中。
- div：将第一个寄存器的值除以第二个寄存器的值，并将结果存储在两个特殊寄存器（HI和LO）中。
- and：对两个寄存器中的值进行按位与操作，并将结果存储到目标寄存器中。
- or：对两个寄存器中的值进行按位或操作，并将结果存储到目标寄存器中。
- xor：对两个寄存器中的值进行按位异或操作，并将结果存储到目标寄存器中。
2.数据传输指令：- lw：从内存中加载一个字（4个字节）的数据到指定的寄存器中。
- sw：将指定寄存器中的数据存储到内存的指定位置中。
- lb：从内存中加载一个字节的数据到指定的寄存器中。
- sb：将指定寄存器中的数据的低8位存储到内存的指定位置中。
3.分支和跳转指令：- beq：如果两个寄存器中的值相等，则跳转到目标地址。
- bne：如果两个寄存器中的值不相等，则跳转到目标地址。
-j：无条件跳转到目标地址。
- jr：无条件跳转到一个寄存器中存储的地址。
- jal：有条件跳转到目标地址，并将返回地址保存在链接寄存器（$ra）中。
4.系统调用指令：- syscall：执行一个系统调用，通过系统调用号（存储在$v0寄存器中）来定义执行的操作。
5.位移指令：- srl：对寄存器中的值进行逻辑右移。
- sll：对寄存器中的值进行逻辑左移。
- sra：对寄存器中的值进行算术右移。
除了上述指令外，还有一些其他的MIPS指令，如条件分支和加载延迟等。
此外，MIPS还支持浮点运算指令集（MIPS-FP），用于处理浮点运算。
总结起来，MIPS指令集包含了各种算术和逻辑操作、数据传输、分支和跳转、系统调用以及位移指令。
mips基础指令
mips基础指令【最新版】目录1.MIPS 简介2.MIPS 基础指令的分类3.MIPS 基础指令的寻址方式4.MIPS 基础指令的示例与解释正文MIPS(Machine Independent Programming System) 是一种基于RISC(Reduced Instruction Set Computer) 架构的处理器指令集。
与CISC(Complex Instruction Set Computer) 架构相比，RISC 架构的特点是指令集简单、每个指令执行的时间固定、且大部分指令可以在一条时钟周期内完成。
MIPS 基础指令包括以下几类:1.移动指令：将数据从一个寄存器移动到另一个寄存器或者内存地址中。
2.算术指令：包括加法、减法、乘法和除法等基本算术运算。
3.逻辑指令：包括位运算和逻辑运算。
4.跳转指令：用于改变程序的执行流程，包括条件跳转和无条件跳转两种。
5.调用和返回指令：用于实现子程序的调用和返回。
MIPS 基础指令的寻址方式包括以下几种:1.寄存器寻址：直接使用寄存器中的地址。
2.立即数寻址：直接使用指令中的立即数。
3.内存寻址：使用内存地址作为操作数的来源。
4.相对寻址：使用寄存器中的地址与指令中的偏移量相加得到操作数的地址。
5.基址寻址：使用基址寄存器中的地址与指令中的偏移量相加得到操作数的地址。
6.索引寻址：使用寄存器中的地址与指令中的索引值相加得到操作数的地址。
以下是一些 MIPS 基础指令的示例与解释:1.移动指令：将寄存器$t0 中的数据移动到寄存器$t1 中。
指令:move $t1, $t02.算术指令：将寄存器$t0 中的数据加上寄存器$t1 中的数据，并将结果存储在寄存器$t2 中。
指令:add $t2, $t0, $t13.逻辑指令：将寄存器$t0 中的数据与寄存器$t1 中的数据进行按位与运算，并将结果存储在寄存器$t2 中。
指令:and $t2, $t0, $t14.跳转指令：如果寄存器$t0 中的值为 0，则跳转到地址 0x1000 处执行指令;否则继续执行下一条指令。
MIPS指令系统和汇编语言
MIPS指令系统和汇编语言MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）指令系统，是一种以RISC（Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机）为基础的处理器架构。
作为一种广泛应用于嵌入式系统和计算机组成的指令集架构，MIPS指令系统以其简洁高效的特性而受到广泛关注和应用。
一、MIPS指令系统概述MIPS指令系统的设计目标之一是提高处理器的性能，并降低设计的复杂性。
它采用了统一的指令格式，包括操作码、源操作数以及目的操作数等字段，使得指令的译码和执行过程更加高效。
此外，MIPS的指令集还支持延迟槽、流水线和分支延迟等特性，以进一步提升指令执行的效率。
二、MIPS指令格式MIPS指令格式遵循统一的规则，包括三种基本类型的指令格式：R 型、I型和J型指令。
R型指令主要用于寄存器之间的操作，包括算术运算、逻辑运算等；I型指令用于立即数和寄存器之间的操作，涵盖了数据传输、分支跳转等功能；J型指令主要用于无条件跳转。
三、MIPS指令编码和寻址方式MIPS指令采用固定长度的指令编码格式，使得指令的解析和处理更加高效。
在寻址方面，MIPS支持多种寻址方式，包括立即寻址、寄存器寻址和间接寻址等。
这些灵活的寻址方式使得MIPS指令更加适用于不同的计算需求。
四、MIPS汇编语言MIPS汇编语言是一种用于编写MIPS指令的低级语言。
它是一种基于文本的表示形式，使用助记符来表示不同的指令和操作。
MIPS汇编语言具有简单易学的特性，更加接近底层硬件的工作原理，使得程序员可以更加精准地控制和优化程序的执行过程。
五、MIPS指令系统的应用由于MIPS指令系统的优越性能和灵活性，它被广泛应用于各种领域。
在嵌入式系统中，MIPS处理器可以实现高性能和低功耗的设计，广泛应用于智能手机、路由器、电视机等设备中。
在计算机组成和操作系统领域，MIPS指令系统被用于讲解和研究计算机的工作原理和底层机制。
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第五章 指令系统
5.5 MIPS指令概述
第五 章 5.5 MIPS指令概述
1
MIPS指令概述
■MIPS (Microprocessor without Intellocked Pipleline Stages)是80年代初期由斯 坦福大学Hennessy教授领导的研究小组研制成功； Million Instructions Per Second
■ 属于精简指令集计算机RISC(Reduced Instruction Set Computer)； 复杂指令集计算机CISC(Complex Instruction Set Computer )；
■MIPS指令集有MIPS I，MIPS II，MIPS III，MIPS IV，MIPS V，MIPS32，和 MIPS64多个版本； ■ 早期主要用于嵌入式系统，如Windows CE的设备，路由器，家用网关和视频游 戏机，现在已经在PC机、服务器中得到广泛应用
第五 章 5.5 MIPS指令概述
4
MIP2S.寻寻址址方方式式
■ 在MIPS32指令集中，不单设寻址方式说明字段
R型指令：由op和funct字段共同隐含说明当前的寻址方式；
6bits
5bits 5bits 5bits 5bits 6bits
R 型指令 000000 Rs Rt Rd shamt funct
6bits 5bits 5bits 5bits 5bits 6bits 000000 Rs Rt Rd shamt funct
Rs,Rt分别为第一、二源操作数；Rd为目标操作数；
6bits
5bits 5bits
16bits
I 型指令
OP
Rs
Rt
立即数
双目、Load/Store: Rs和立即数是源操作数，Rt为目标操作数；
6bits 5bits 5bits
OP
Rs
Rt
16bits 立即数
addi s1, s2, 10
($s1 $s2 + E(10) )
注意：汇编格式和编码格式段的对应关系。
第五 章 5.5 MIPS指令概述
4
MIPS 寻址方式
■ 寄存器直接寻址(Register Addressing)
6bits 5bits 5bits 5bits 5bits 6bits R 型指令 000000 Rs Rt Rd shamt funct
$t0～$t7 8～15 临时变量，函数调用时不需要保存和恢复
$s0～$s7 16～23 函数调用时需要保存和恢复的寄存器变量
$t8～$t9 24～25 临时变量，函数调用时不需要保存和恢复
$k0～$k1 26～27 中断、异常处理程序使用
$gp
28
全局指针变量(Global Pointer)
$sp
条件转移: Rs,Rt均为源操作数；
J 型指令
6bits OP
26bits 立即数
26位立即数作为跳转目标地址的部分地址
第五 章 5.5 MIPS指令概述
3
MIPS 寄存器
寄存器名 寄存器编号 用途说明
$s0
0
保存固定的常数0
$at
1
汇编器的临时变量
$v0～$v1 2～3 子函数调用返回结果
$a0～$a3 4～7 函数调用参数1～3
29
堆栈指针变量(Stack Pointer)
$fp
30
帧指针变量(Frame Pointer)
$ra
31
返回地址(Return Address)
还有32个32位单精度浮点 寄存器f0-f31
还有2个32位乘、商寄存 器 Hi 和L0；乘法法分别存放 64位乘积的高、低 32位； 除法时分别存放余数和商。
I型和J型指令：由op字段隐含说明当前指令使用的寻址方式。
6bits
5bits 5bits
16bits
I 型指令 J 型指令
OP
Rs
6bits OP
Rt
立即数
26bits 立即数
第五 章 5.5 MIPS指令概述
4
MIPS 寻址方式
■ 立即数寻址 ( Immediate addressing)
I 型指令
第五 章 5.5 MIPS指令概述
4 MIPS 寻址方式 ■ 相对寻址
if (GRP[rs] == GPR[rt]) PC = PC + 4 + BranchAddr
I 型指令
6bits 5bits 5bits
OP
Rs
Rt
16bits 立即数
<< 2 +
带符号扩展成32位 后左移2位
PC
Memor y
第五 章 5.5 MIPS指令概述
1
MIPS指令概述
■ MIPS指令集有以下特点： 简单的Load/Store结构 易于流水线CPU设计 易于编译器开发 MIPS指令的寻址方式非常简单，每条指令的操作也非常简单
第五 章 5.5 MIPS指令概述
2
MIPS指令格式概述
■ 只有三种指令格式 R 型指令
数据
■ 使用相对寻址的指令：beq, bne
第五 章 5.5 MIPS指令概述
4
MIPS 寻址方式
■ 伪直接寻址(页面寻址) 6bits
J 型指令 OP
28位
26bits 立即数
左移2位 << 2
26位的地址码
4位 address 00
PC
Memor y
数据
■ 使用伪直接寻址的指令：j, jal
add $t0,$s1,$s2 ($t0=$s1+$s2)
第五 章 5.5 MIPS指令概述
4
MIPS 寻址方式
■ 基址寻址(Basic Addressing)
I 型指令
6bits 5bits 5bits
OP
Rs
Rt
16bits 立即数
带符号扩展成32位(!) Memory
基址寄存器
+
数据
■ 使用基址寻址的指令：lw ,sw, lh, sh, lb, lbu等 LB rt , offset (base)