MIPS汇编指令翻译机器码

MIPS汇编指令翻译机器码

（好不容易想明白原理，浅浅做一个记录）初学者还请多多指教。

寄存器的编号及其地址

指令翻译为机器码，寄存器的编号十分重要，rs，rt，rd的序号都根据序号而定。

从 $zero寄存器，到$ra寄存器，它们的编号是0~31，机器码中相应位置的编号为5’b00000~5’b11111,从大到小的顺序，计算时依次相加即可。

名字	编号	机器码编号	名字	编号	机器码编号
$s0	0	00000	$t8$t9	24~25	11000~11001
$at	1	00001	$k0$k1	26~27	11010~11011
$v0$v1	2~3	00010~00011	$gp	28	11100
$a0$a3	4~7	00100~00111	$sp	29	11101
$t0$t7	8~15	01000~01111	$fp	30	11110
$s0$s7	16~23	10000~10111	$ra	31	11111

机器码的格式

以R型指令为例

add $s0,$s1,$s2

op	rs	rt	rd	shamt	funct
000000	01011	01101	01000	00000	100010
6bit	5bit	5bit	5bit	5bit	6bit

对于add指令，op值为00000，进一步来说，所有的R型指令的op都为0，它的特殊功能都由funct来决定。

rs,rt,rd的值都是从上一部分的表格中的来的 ，rs,rt,rd是通用寄存器的代称，值要根据具体使用的寄存器而定，shamt表示移位数

机器码的翻译

想把所有指令的要求都背下来有些不太现实，那么会使用指令集就是一种能力。

求”bne $t0,t1,next“的机器码

以一个程序中的标签为例，讲解我们如何根据程序以及指令集确定程序中某些lable的地址

要想知道机器码，我们首先要对应指令中的寄存器的位置，即哪一个是rs,rt,rd。从指令集中即可查得。

对照可得，$t0是rs，$t1是rt，对应的机器码分别是01000和01001，bne的op是000101

但是要求得机器码，我们还要知道next的值

这里有一段伪代码

if(GPR[rs]!=GPR[rt])
	PC=PC+4+sign_entend(offset||0^2)
else
	PC=PC+4	

我们首先要知道，MIPS中的指令大小是一个字，即4个字节，并且所有指令都以此存放在程序的.text部分，地址一般从0x00003000开始，要移动到下一条指令，就需要将指针向后移动一个字，即四个字节，如果要移动多个指令，就要移动相应的字节。

知道了这个之后我们就能很好理解这条指令了，功能是如果rs和rt寄存器中的数据相同就执行下一条指令，我们需要做的就是寻址，next就起到这个作用。

bne是不等时跳转，如果相等那么就是指令向后移动一条，就是PC=PC+4。 但是这个程序中下一条指令到了next的位置，在这个程序中是相当于移动了两条，多移动了一条，因为程序中基础有一次向后移动（+4）。

PC=PC+4+sign_entend(offset||0^2)

对照指令表中的sign-extend（offset||0^2）就是给offset后面加上两个0，就是乘四，多移几位，就是多移几个字，就是移动4*n个字节。

所以这个程序中我们很好看出，next使得程序多移动了一条指令，所以next是1。

最终我们可以根据指令集写出这个指令的机器码：

000101 01000 01001 0000000000000001
#每四位对齐
0001 0101 0000 1001 0000 0000 0000 0001

化为16进制便是

0x15090001

参考资料：《数字设计与计算机体系结构》