在 MIPS 指令中练习

Question

我是 MIPS 的新手，我们在课堂上做了一个练习，我们必须编写一系列 MIPS 指令，如果位在第七位（从寄存器 s0 的右边）为“1”（否则寄存器 s6 保持不变）。假设 s0 的前 16 位全为零。

供参考（可能有错误）：

伪代码：

if(s0[10]==1)
  s6 <- -1:

MIPS 说明：

andi $t1, $s0, 0x0040
beq $t1, $0, END_IF
addi $s6, $0, -1

我真的不明白我们为什么要考虑 s0[9] 以及我们是如何获得 MIPS 指令的。有人可以详细解释它是如何工作的吗？有人告诉我，我们必须制作一个“掩码”才能查看寄存器中是否有位，但目前还不是很清楚。

编辑： if(s0[9]==1) -> if(s0[10]==1)

Answer 1

要了解为什么要生成 MIPS 指令来实现您的伪代码，您必须首先了解按位运算的基础知识。在这种情况下，您正在处理Bitwise AND 操作。按位与是检查某些位是否已设置的好方法。这种检查通常涉及使用所谓的位掩码。位掩码利用布尔逻辑的标识属性。换句话说，任何与 1 进行与运算的位都会保留其值，而与 0 进行与运算的任何位都会产生零。考虑以下几个例子：

      01000
(AND) 11000
      -----
      01000


      01010
(AND) 11111
      -----
      01010


      01010
(AND) 00000
      -----
      00000

注意位掩码 11111 如何保留第一个操作数的原始值，而位掩码 00000 始终导致 00000。

现在将其应用于您的问题。如果要检查是否设置了特定位，例如从最右边开始的第 11 位，则可以通过使用第 11 位创建位掩码来实现 设置为 1，其余设置为零。例如，从十六进制到二进制我们有：

0x400 = 0000010000000000

注意十六进制值0x400 中从最右边开始的第 11 位是如何设置为 1 的。请记住，这只是我们从 1 开始计数的情况。

把它们放在一起。要检查 $s0[10] == 1（第 11 位）是否可以使用十六进制值 0x400 和按位与。如果设置了第 11 位，$s0 AND 0x400 的结果应该是一个非零值。否则结果为零。现在让我们了解 MIPS 代码。

andi $t1, $s0, 0x00400  ; perform the AND and store the result in $t1
beq $t1, $0, END_IF     ; if $t1 is zero, then the 11th bit must not have been set. BRANCH past the following instruction!
addi $s6, $0, -1        ; Ah! We didn't take the branch so the 11th bit was set, so assign -1 to $s6
END_IF:

希望这能澄清你所看到的。

注意 - 这是您最初的请求：“如果位在第七位（从右）寄存器 s0 为“1”（否则寄存器 s6 保持不变）"

我们可以使用与上面相同的逻辑，但我们需要不同的位掩码。检查右数第 7 位的位掩码类似于0x40 = 01000000。 这里我们要小心基于措辞。右边的第 7 位表示我们不是从零开始计数的。因此，如果我们编辑位掩码，我们实际上可以使用与以前完全相同的算法。

andi $t1, $s0, 0x40     ; perform the AND and store the result in $t1
beq $t1, $0, END_IF     ; if $t1 is zero, then the 7th bit must not have been set. BRANCH past the following instruction!
addi $s6, $0, -1        ; Ah! We didn't take the branch so the 7th bit was set, so assign -1 to $s6
END_IF:

Answer 2

MIPS 转化为更多的人工指令：

$t1 = $s0 bitand 0x00400   # note that 0x00400 is the 10th bit set, so anding s0 against that will give a number that is either 0, or 0x00400 if the 10th bit was set)
if $t1 == 0 -> goto endif
else  $s6 = -1

所以如果第10位没有设置，就去endif，否则设置s6