mips汇编基础与解析

如果只是需要看懂MIPS汇编程序的逻辑和内容其实相对简单，只需要对基本的MIPS指令了解、熟悉即可，部分少见的指令临时查看手册或者搜索即可，以下内容为基础的MIPS指令，完成以下内容的学习将可以读懂大部分简单的MIPS程序。

数据类型

所有MIPS指令都是32位长的
各单位：1字节=8位，半字长=2个字节，1字长=4个字节
一个字符空间=1个字节
一个整型=一个字长=4个字节
单个字符用单引号，例如：‘b’
字符串用双引号，例如：“A string”

寄存器

MIPS下一共有32个通用寄存器
在汇编中，寄存器标志由$符开头
寄存器表示可以有两种方式
直接使用该寄存器对应的编号，例如：从$0到$31
使用对应的寄存器名称，例如：$t1, $sp(详细含义，下文有表格
对于乘法和除法分别有对应的两个寄存器$lo, $hi
对于以上二者，不存在直接寻址；必须要通过mfhi(“move from hi”)以及mflo(“move from lo”)分别来进行访问对应的内容
栈的走向是从高地址到低地址

Register Number寄存器编号	Alternative Name寄存器名	Description寄存器用途
0	zero	the value 0永远返回零
1	$at	(assembler temporary) reserved by the assembler汇编保留寄存器（不可做其他用途）
2-3	$v0 - $v1	(values) from expression evaluation and function results（Value简写）存储表达式或者是函数的返回值
4-7	$a0 - $a3	(arguments) First four parameters for subroutine. Not preserved across procedure calls（Argument简写）存储子程序的前4个参数，在子程序调用过程中释放
8-15	$t0 - $t7	(temporaries) Caller saved if needed. Subroutines can use w/out saving. Not preserved across procedure calls（Temp简写）临时变量，同上调用时不保存
16-23	$s0 - $s7	(saved values) - Callee saved. A subroutine using one of these must save original and restore it before exiting. Preserved across procedure calls（Saved or Static简写？）静态变量？调用时保存
24-25	$t8 - $t9	(temporaries) Caller saved if needed. Subroutines can use w/out saving. These are in addition to $t0 - $t7 above. Not preserved across procedure calls.（Temp简写）算是前面$0_{$7的一个继续，属性同$t0}$t7
26-27	$k0 - $k1	reserved for use by the interrupt/trap handler（breaK off简写？）中断函数返回值，不可做其他用途
28	$gp	global pointer. Points to the middle of the 64K block of memory in the static data segment.（Global Pointer简写）指向64k(2^16)大小的静态数据块的中间地址（字面上好像就是这个意思，块的中间）*
29	$sp	stack pointer Points to last location on the stack.(Stack Pointer简写）栈指针，指向的是栈顶
30	$s8/$fp	saved value / frame pointer Preserved across procedure calls(Saved/Frame Pointer简写)帧指针
31	$ra	return address返回地址，目测也是不可做其他用途

程序结构

本质其实就只是数据声明+普通文本+程序编码（文件后缀为.s，或者.asm也行）
数据声明在代码段之后（其实在其之前也没啥问题，也更符合高级程序设计的习惯）

数据声明

数据段以 .data为开始标志
声明变量后，即在主存中分配空间。

代码

代码段以 .text为开始标志
其实就是各项指令操作
程序入口为**main：**标志（这个都一样啦）
程序结束标志（详见下文）

注释

同C系语言

MIPS程序的基本模板如下：

# Comment giving name of program and description of function
# 说明下程序的目的和作用（其实和高级语言都差不多了）
# Template.s
#Bare-bones outline of MIPS assembly language program

           .data       # variable declarations follow this line　　　　                # 数据变量声明
                       # ...
														
           .text       # instructions follow this line	
		       		  # 代码段部分															
main:                  # indicates start of code (first instruction to execute)               # 主程序
                       # ...

数据声明

format for declarations:

声明的格式：

name: storage_type value(s)
变量名：（冒号别少了）数据类型变量值

- create storage for variable of specified type with given name and specified value
- value(s) usually gives initial value(s); for storage type .space, gives number of spaces to be allocated
- 通常给变量赋一个初始值；对于**.space**,需要指明需要多少大小空间（bytes)

Note: labels always followed by colon ( : )

example

var1: .word 3
#create a single integer variable with initial value 3
#声明一个 word 类型的变量 var1, 同时给其赋值为 3

array1: .byte ‘a’,‘b’
#create a 2-element character array with elements initialized
#to a and b　　　　　　　　　　　　　　　　　　
#声明一个存储2个字符的数组 array1，并赋值 ‘a’, ‘b’

array2: .space 40
#allocate 40 consecutive bytes, with storage uninitialized
#could be used as a 40-element character array, or a
#10-element integer array; a comment should indicate which!
#为变量 array2 分配 40字节（bytes)未使用的连续空间，当然，对于这个变量到底要存放什么类型的值，最好事先声明注释下！

加载/保存(也许这里写成读取/写入可能更易理解一点) 指令集

如果要访问内存，不好意思，你只能用 load 或者 store 指令
其他的只能都一律是寄存器操作

load:

lw register_destination, RAM_source
#copy word (4 bytes) at source RAM location to destination register.

从内存中复制 RAM_source 的内容到对应的寄存器中

（1lw中的’w’意为’word’,即该数据大小为4个字节）

lb register_destination, RAM_source
#copy byte at source RAM location to low-order byte of destination register,
# and sign-e.g.tend to higher-order bytes

同上， lb 意为 load byte

store word:

sw register_source, RAM_destination

#store word in source register into RAM destination

#将指定寄存器中的数据写入到指定的内存中

sb register_source, RAM_destination

#store byte (low-order) in source register into RAM destination

load immediate:

li register_destination, value

#load immediate value into destination register

顾名思义，这里的 li 意为 load immediate

example:
	.data
var1:	.word	23		
# declare storage for var1; initial value is 23
# 先声明一个 word 型的变量 var1 = 3;
	.text
__start:
	lw	$t0, var1	
# load contents of RAM location into register $t0:  $t0 = var1
# 令寄存器 $t0 = var1 = 3;

	li	$t1, 5		
# $t1 = 5   ("load immediate")　　　　 
# 令寄存器 $t1 = 5;


	sw	$t1, var1	
# store contents of register $t1 into RAM:  var1 = $t1　　　　 
# 将var1的值修改为$t1中的值： var1 = $t1 = 5;
	done

立即与间接寻址

load address:

直接给地址

	la	$t0, var1

copy RAM address of var1 (presumably a label defined in the program) into register $t0

indirect addressing:

地址是寄存器的内容（可以理解为指针）

	lw	$t2, ($t0)

load word at RAM address contained in $t0 into $t2

	sw	$t2, ($t0)

store word in register $t2 into RAM at address contained in $t0

based or indexed addressing：

+偏移量

	lw	$t2, 4($t0)

load word at RAM address ($t0+4) into register $t2
“4” gives offset from address in register $t0

	sw	$t2, -12($t0)

store word in register $t 2 i n t o R A M a t a d d r e s s ($ t0 - 12)
negative offsets are fine

Note: based addressing is especially useful for:

不必多说，要用到偏移量的寻址，基本上使用最多的场景无非两种：数组，栈。

arrays; access elements as offset from base address
stacks; easy to access elements at offset from stack pointer or frame pointer

example：栗子：

		.data
array1:		.space	12		
#  declare 12 bytes of storage to hold array of 3 integers
#  定义一个 12字节 长度的数组 array1, 容纳 3个整型


		.text
__start:	la	$t0, array1	 #  load base address of array into register $t0　
                              #  让 $t0 = 数组首地址

		   li	$t1, 5		#  $t1 = 5   ("load immediate")
		   sw $t1, ($t0)	 #  first array element set to 5; indirect         　　　　　　　          　　    # addressing 对于数组第一个元素赋值 array[0] = $1 = 5
		   li $t1, 13		 #   $t1 = 13
		   sw $t1, 4($t0)	 #  second array element set to 13　　　　　　　　　　　							# 对于 数组第二个元素赋值 array[1] = $1 = 13 　　　　　　　　　　　　　　　　 # (该数组中每个元素地址相距长度就是自身数据类型长度，
		   				    #即4字节， 所以对于array+4就是array[1])
		   li $t1, -7		 #   $t1 = -7
		   sw $t1, 8($t0)	 #  third array element set to -7　　　　　　　　
		   					# 同上， array+8 = （address[array[0])+4）+ 4 = 
		   					# address(array[1]) + 4 = address(array[2])
		   done

算术指令集

最多3个操作数
再说一遍，在这里，操作数只能是寄存器，绝对不允许出现地址
所有指令统一是32位 = 4 * 8 bit = 4bytes = 1 word

add $t0,$t1,$t2

# $t0 = $t1 + $t2;

# add as signed (2’s complement) integers

		sub		$t2,$t3,$t4	#  $t2 = $t3 Ð $t4
		addi	$t2,$t3, 5	#  $t2 = $t3 + 5;   "add immediate" (no sub immediate)
		addu	$t1,$t6,$t7	#  $t1 = $t6 + $t7;   add as unsigned integers
		subu	$t1,$t6,$t7	#  $t1 = $t6 + $t7;   subtract as unsigned integers

		mult	$t3,$t4		
				#  multiply 32-bit quantities in $t3 and $t4, and store 64-bit
				#  result in special registers Lo and Hi: (Hi,Lo)= $t3*$t4
				#  运算结果存储在hi,lo（hi高位数据， lo地位数据）
		div	$t5,$t6	     #  Lo = $t5 / $t6   (integer quotient)
					    #  Hi = $t5 mod $t6  (remainder)　　　　　　　　　
					    #  商数存放在 lo, 余数存放在 hi
		mfhi	$t0		#  move quantity in special register Hi to $t0:   $t0 = Hi
        				#  不能直接获取hi或lo中的值，需要mfhi, mflo指令传值给寄存器
		mflo	$t1		#  move quantity in special register Lo to $t1:   $t1 = Lo
					    #  used to get at result of product or quotient
		move	$t2,$t3	 #  $t2 = $t3

常见指令

jarl		使用寄存器的跳转指令，并且带有链接功能，指令的跳转地址在寄存器中，跳转发生时指令的放回地址放在R31这个寄存器中	
BENZ R1,NAME		R1不等于0，程序跳转以NAME为偏移地址，否则，执行下一条指令	
BEQZ R1,NAME		R1=0，程序跳转到以NAME为偏移地址，否则，执行下一条指令

前面框架部分转载修改优秀的参考文章：https://www.cnblogs.com/thoupin/p/4018455.html

https://blog.csdn.net/qq_41191281/article/details/85933985#1.%E6%8C%87%E4%BB%A4%E6%A0%BC%E5%BC%8F

mips汇编基础与解析

数据类型

寄存器

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数据声明

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注释

数据声明

加载/保存(也许这里写成读取/写入 可能更易理解一点) 指令集

立即与间接寻址

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加载/保存(也许这里写成读取/写入可能更易理解一点) 指令集