MIPS：关于加载/存储词库 + 偏移量的说明答案

【问题标题】：MIPS: Clarification on Load/Store word base + offsetMIPS：关于加载/存储词库 + 偏移量的说明
【发布时间】：2019-10-15 23:27:51
【问题描述】：

我目前正在学习 MIPS，希望了解有关存储/加载字的一些说明。

是：

sw $t0, 4($s0)

和

一样

addi $s0, $s0, 4 # offsets are in bytes/word 8*4*4
sw   $t0, 0($s0)

此外，我知道偏移量是 16 位有符号立即数。但是，如果它比 32 位立即数更大呢？

例子

sw $t0, x($s0) # x is a 32bits offset

【问题讨论】：

(1) 我不明白你为什么将 4 转换为 512。(2) 处理器不支持大于 16 位的立即偏移量，所以你必须想出一些其他的方式，可能是通过使用多个指令。
与未修改寄存器的 4($s0) 不完全相同，它只是基址 + 偏移量的基址。至于要寻址的内存位置，是的，它们是相同的。偏移量的大小是有限的，请参阅指令定义，它不能远程 32 位可能是 16 或更少，但我必须检查。如果指令集具有寄存器基址 + 寄存器偏移寻址模式，那么您将这样做，否则您必须修改寄存器或使用第二个寄存器（或第三个，取决于偏移量）。
你在问这个问题之前确实模拟了这些，是吗？关于您的问题，模拟器显示了什么？

标签： assembly mips mips32 mars-simulator mips64

【解决方案1】：

如果它比 32 位立即数更大呢？

那么 MIPS 指令字必须更长，比如 48 位，才能为操作码和寄存器号加上 32 位立即数留出空间。

但我想您是在问如果您有一个 32 位 偏移量 太大而无法用作 立即数怎么办？

显而易见的方法是自己进行所有地址计算，将 32 位值具体化到带有 lui/addiu 的临时寄存器中，然后使用 addu 计算寄存器中的最终地址。（因为 MIPS 没有 reg+reg 寻址模式，只有reg+imm16）。但是，我们根本不会在负载中利用 imm16。

我们可以通过使用偏移量的低部分作为加载中的立即数来做得更好，只使用 2 个额外的指令而不是 3 个。编译器知道这个技巧，所以很容易展示一个例子：

char foo(char *p) {
    return p[0x123456];
}

用MIPS gcc5.4 on the Godbolt compiler explorer 编译到这个asm：

# gcc5.4 -O3 -fno-delayed-branch
foo:
        li      $2,1179648              # 0x120000
        addu    $4,$4,$2
        lb      $2,13398($4)            # 0x3456($4)
        j       $31
        nop

$4 是 $a0，$2 是 $v0。所以这是使用 lui / addu 执行 reg += %hi(0x123456)，然后使用 %lo(0x123456) 作为偏移量。

如果您使用静态数组和寄存器索引，应该可以使用类似的技巧，但这不是 GCC 实际所做的。可能是因为它不知道静态地址的低 16 位是否会设置其高位，所以符号扩展为地址的上半部分创建了一个可能的非一。也许没有重定位类型可以解决这个问题，并根据%lo() 部分的高位调整%hi() 部分，使得这种优化不可能：/

我使用了char，所以 C 不会缩放我的索引：数组索引 = 字节偏移量，因为sizeof(char) = 1。 lb 是对字寄存器的符号扩展加载，因为这就是 MIPS 的调用约定适用于窄 args 的方式。

【讨论】：