MIPS 如何存储大于 32 位的数字？

Question

我一直在寻找这个问题的答案，但找不到一个明确的答案。它是在多个寄存器之间拆分数字还是不能简单地处理它？ 我尝试使用 MARS 对其进行测试，并使用数字 4294967296，即 0x100000000，但寄存器仅保存了 0x00000000，因此省略了“1”位。有没有办法处理这样的数字？

Answer 1

使用 2 个寄存器，一个额外的用于高半部分。 MIPS 没有标志，因此没有像在许多其他 ISA 上那样添加 int64_t 的 2 指令 add/add-with-carry，但您可以查看添加两个 64 的 C 函数的编译器输出位整数很容易。

#include <stdint.h>

int64_t add64(int64_t a, int64_t b) { 
    return a+b;
}

编译为 MIPS on the Godbolt compiler explorer 和 gcc5.4 -O3 -fno-delayed-branch¹:

add64:
    addu    $3,$5,$7
    sltu    $5,$3,$5     # check for carry-out with  sum_lo < a_lo  (unsigned)
    addu    $2,$4,$6     # add high halves
    addu    $2,$5,$2     # add the carry-out from the low half into the high half
    j       $31          # return
    nop                # branch-delay slots

脚注 1：所以 GCC 只用 NOP 填充 branch-delay slot，而不是真正的指令。因此，相同的代码可以在没有延迟槽的简化 MIPS 上运行，就像 MARS 默认模拟的那样。

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在内存中，大​​端模式下的 MIPS（MIPS 更常见的选择）以大端顺序存储整个 64 位整数，因此 “高半部分”（最高有效 32 位）在低地址，因此该字的最高字节在最低地址，所有 8 字节按位值的降序排列。

void add64_store(int64_t a, int64_t b, int64_t *res) { 
    *res = a+b;
}

  ## gcc5.4 -O3 for MIPS - big-endian, not MIPS (el)
    addu    $7,$5,$7        # low half
    lw      $2,16($sp)
    sltu    $5,$7,$5        # carry-out
    addu    $4,$4,$6        
    addu    $5,$5,$4        # high half
    sw      $5,0($2)        # store the high half to res[0..3] (byte offsets)
    sw      $7,4($2)        # store the low  half to res[4..7]
    j       $31
    nop                   # delay slot

从所使用的寄存器编号可以看出，调用约定将高半部分传递到编号较低的寄存器（早期的 arg）中，这与小端架构中高半部分传递在后面的 arg 传递槽中。如果您用完了寄存器并且在堆栈上传递了int64_t，这会使事情按预期工作。

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在带有标志和带进位加法指令的体系结构上（例如 ARM32），您会得到一个加法指令，它会在 C:R0 中创建一个 33 位结果（进位标志中的最高位，a 中的低 32注册）。

add64:
    adds    r0, r2, r0    @ ADD and set flags
    adc     r1, r3, r1    @ r1 = r1 + r3 + carry
    bx      lr

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您标记了此 MIPS32，因此您没有可用的 ISA 的 64 位扩展。这是 1991 年在 MIPS III 中引入的，但对于嵌入式使用，MIPS32 是一种现代 MIPS，具有 64 位寄存器以外的扩展。

同样的道理也适用于 64 位 MIPS 上的 128 位整数daddu