【CO101】计算机组成原理笔记2 —— MIPS指令转机器码

笔者：YY同学

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RISC 与 CISC

• RISC（Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机）
  优点 ：每条指令集非常简单，执行时间很短
  缺点 ：实现一个大功能所需的指令数量很多
  Example ：MIPS、ARM、PowerPC
  
  
• CISC（Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机）
  优点 ：每条指令都能实现一定的复杂功能（相当于封装），方便写汇编语言
  缺点 ：每一条指令内部实现都非常复杂，执行时间很长
  Example ：x86
  
  

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MIPS 指令类型

以 32bits 的 MIPS 指令为例，根据机器码组成可以分为五种类型：

• R Type
• I Type
• M Type
• B Type
• J Type

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R Type（Register）

• 31~26（6bits）OPcode（R类型为全0） 配合 0~5（6bits）Function Code 表示 R 类型的具体指令
• 25~21（5bits）Register Source（Rs） 表示源寄存器地址（类似被加数）
• 16~20（5bits）Register Target（Rt） 表示选定目标寄存器地址（类似加数）
• 11~15（5bits）Register Destination（Rd） 表示目的地寄存器地址（类似等号后的结果）
• 6~10（5bits）Shift amount（一般用于sll和srl指令） 表示偏移量大小
  
  
  Example ：
  
  
  
  

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I Type（Immediate）

• 31~26（6bits）OPcode 表示 I 类型的具体指令
• 25~21（5bits）Register Source（Rs） 表示源寄存器地址
• 16~20（5bits）Register Target（Rt） 表示选定目标寄存器地址
• 0~15（16bits）Immediate Number 表示立即数
  
  
  Example ：
  
  
  

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M Type（Memory）

机器码组成类似于 I Type，0~15（16bits）Immediate Number 表示内存偏移量（按 word / byte 算）


Example :

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B Type（Branch）

机器码组成类似于 I Type，0~15（16bits）Immediate Number 表示跳转偏移量（跳到自己是 -1，上一条是 -2，下一条是 0）
$$下一条指令=PC+4+4\ast 跳转偏移量$$
当偏移量 = -1 时，相当于 $PC+4+4\ast (-1)=PC$，所以还是读取自己


Example :

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J Type（Jump）

• 31~26（6bits）OPcode 表示 J 类型的具体指令
• 25~0（26bits）Jump Address 表示需要跳转的地址（一般是跳转地址第5位开始到第30位）
  
  
  Example ：
  
  
  

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指令集表