我在哪里可以找到 *all* MIPS 指令的描述

Question

有谁知道一个网站，我可以在其中找到具有以下功能的 32 位 MIPS 指令/操作码列表：

• 清楚地区分真正的操作码和汇编语言宏（伪指令）
• 描述指令行为，包括取决于特权级别的差异。
• 指示引入/修订指令的指令集版本（例如 MIPS I、MIPS II、MIPS32 等）
• 包括特权指令，例如系统调用。

我知道许多网站都记录了指令集的“一部分”，主要用于教学目的。他们倾向于省略或仅部分描述浮点和特权指令。

如果您想知道，我正在查看 MIPS 处理器子集的 Verilog 代码，并试图弄清楚它在多大程度上符合任何真正的 MIPS 处理器的指令集！

Answer 1

好的，我发现了一些东西！

MIPS 提供一组“MIPS 32 参考手册”，参考最新的标准化指令集 (MIPS32v2)：here

这些几乎包括所有内容，除了关于指令源自哪个版本的信息:-(

等一下……

This class website at Cornell 包含指向看似是同一手册但实际上是旧版本的链接，而旧版本的volume 2 确实如此实际上包括有关何时首次引入说明的信息。哇哦！

为什么 MIPS 会从修订后的文档中删除这些信息？修订历史中似乎没有任何解释。

Answer 2

我只能部分回答这个问题：我推荐 Dominic Sweetman 的 See MIPS Run，如果你还没有提到它的话。我有这本书的第一版，现在是第二版。

• 表 8.2 列出了每个操作码和预期行为，区分了汇编器宏并列出了它们分解成的指令。不幸的是，它没有区分用户模式和内核模式。
• 表 8.6 列出了引入每条指令的 ISA 级别，包括 LSI MiniRISC 等晦涩的变体
• 系统调用存在于表中，但缺少太多描述

第一版提到了内核。主管和用户权限级别，但没有讨论每个权限级别允许哪些操作。我不知道第二版做了什么改动。

Answer 3

不包括指令描述，但 GNU 汇编器的源代码可能尽可能详细地说明在哪些特定 CPU 上可用的指令。

获取binutils 并查看 opcodes/mips-*.c

Answer 4

当前的指令集参考手册可在线免费获得：MIPS® Architecture for Programmers Volume II-A: The MIPS32® Instruction Set Manual。该链接是修订版 6.06 2016 年 12 月 15 日。（即它记录了MIPS32 Release 6）。

它详细记录了所有用户和主管/内核模式指令以及所有浮点，包括它们的机器代码编码，并带有一个操作部分来显示它们的作用。它仍然记录了在 MIPS32 第 6 版中删除的所有指令。（MIPS32 第 6 版也移动了很多操作码，这有据可查）。

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有关最新版本，请参阅https://www.mips.com/products/architectures/mips32/。 mips.com 有一个关于“经典内核”的部分，但这似乎仍然只能追溯到 MIPS32，而不是历史的东西。

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balc 的“可用性和兼容性”部分示例（分支和链接压缩：无分支延迟槽，GRP31 是隐式目标，为offset<<2 释放 26 位）：

此指令由第 6 版引入并要求。 Release 6 指令BALC 占用与 pre-Release 6 相同的编码 指令SWC2。 SWC2 指令已移至 COP2 MIPS 第 6 版中的主要操作码

或者对于LDXC1 fd, index(base)（加载索引到浮点的双字）

此指令已在版本 6 中删除。 自 MIPS64 第 1 版以来的所有 MIPS64 版本中都需要。在 MIPS32 第 1 版中不可用。在 MIPS64 第 1 版中需要 MIPS32 Release 2 和 MIPS32 的所有后续版本。需要时，只要存在 FPU 就需要， 无论是 32 位还是 64 位 FPU，无论是 32 位还是 64 位 FP 寄存器模式（FIRF64=0 或 1，StatusFR=0 或 1）。

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对于历史资料，我在 cmu.edu 网页上找到了MIPS IV Instruction Set Revision 3.2 September, 1995。它列出了何时引入指令，例如MIPS I 用于div，MIPS III 用于dmult 和其他 64 位指令，MIPS II 用于ll / sc。

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关于每条指令效果的伪代码快速参考是https://inst.eecs.berkeley.edu/~cs61c/resources/MIPS_help.html。它不包括编码细节，但确实准确地描述了分支和跳转指令对程序计数器的影响。 （这有点棘手：它们与分支延迟槽相对或绝对绝对。）

即使对于 MIPS I 整数指令，它也不完整：它缺少 MIPS I 中存在的未对齐加载辅助指令 LWL 和 LWR 以及相应的 SWL/R 存储。它也不包括任何 FP 内容，或者以后的 MIPS 指令，如 mul（仅限 mult）。我不知道还有什么可能会丢失；我没有对照完整列表交叉引用它。

上面链接的 MIPS-IV 手册确认 lwl/lwr 在 MIPS I 中可用（以及加载延迟槽限制适用于它们的文档）。

Answer 5

web site (archive.org) 描述了大多数 MIPS 指令集及其编码。但它并不完整：至少缺少 nor 以及其他可能的东西。

关于每条指令效果的伪代码快速参考是https://inst.eecs.berkeley.edu/~cs61c/resources/MIPS_help.html。它不包括编码细节。

MIPS 网站也有关于各种内核的技术文档。
例如，我下载了 MIPS 4KE 内核的手册（文档 #MD00103）“MIPS32® 4KE™ 处理器内核系列软件用户手册”，第 10 章包含指令集的详细说明。 请注意，您必须注册才能访问这些文档。