MIPS 指令系统和汇编语言

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1、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

2、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-en

3、dian）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：inta=0x12345678;地址数值地址数值A+012A+078A+134A+156A+256A+234A+378A+312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

4、，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

5、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：OPA1A2A3其中A1为第一操作数地址，A2为第二操作数地址，A3为操作结果存放地址。这条指令的含义：(A1)OP(A2)→A3式中OP表示双操作数运算指令的运算符号，如“+”或“–”等。（2）二地址指令如果让第一操作数地址同时兼作存放结果的地址（目的地址）

6、，这样即得到了二地址指令，其格式为：OPA1A2其中A1为目的操作数地址，A2为源操作数地址。指令的含义：(A1)OP(A2)→A1。（3）一地址指令一地址指令顾名思义只有一个显地址，它的指令格式为：OPA1一地址指令只有一个地址，那么另一个操作数来自何方呢？指令中虽未明显给出，但按事先约定，这个隐含的操作数就放在一个专门的寄存器中。因为这个寄存器在连续性运算时，保存着多条指令连续操作的累计结果，故称为累加寄存器（AC）。指令的含义：(AC)OP(A1)→AC（4）零地址指令零地址指令格式中只有操作码字段，没有地址码字段，其格式为：OP零地址的运算类指令仅用在堆栈计算机中的。堆栈计算机没有一

7、般计算机中必备的通用寄存器，因此堆栈就成为提供操作数和保存运算结果的唯一场所。通常，参加运算的两个操作数隐含地从堆栈顶部（栈顶和次栈顶单元）弹出，送到运算器中进行运算，运算的结果再隐含地压入堆栈中。对于同一个问题，用三地址指令编写的程序最短，但指令长度（程序存储量）最长；而用二、一、零地址指令来编写程序，程序的长度一个比一个长，但指令的长度一个比一个短。定长操作码指令格式如果某个计算机全部指令的操作码字段的位