MIPS 通用寄存器.pdf

MIPS 通⽤寄存器 MIPS有32个通⽤寄存器（$0-$31），各寄存器的功能及汇编程序中使⽤约定如下： 下表描述32个通⽤寄存器的别名和⽤途 REGISTER NAME USAGE $0 $zero 常量0(constant value 0) $1 $at 保留给汇编器(Reserved for assembler) $2-$3 $v0-$v1 函数调⽤返回值(values for results and expression evaluation) $4-$7 $a0-$a3 函数调⽤参数(arguments) $8-$15 $t0-$t7 暂时的(或随便⽤的) $16-$23 $s0-$s7 保存的(或如果⽤，需要SAVE/RESTORE的)(saved) $24-$25 $t8-$t9 暂时的(或随便⽤的) $28 $gp 全局指针(Global Pointer) $29 $sp 堆栈指针(Stack Pointer) $30 $fp 帧指针(Frame Pointer) $31 $ra 返回地址(return address) 下⾯给以详细说明： $0:即$zero,该寄存器总是返回零，为0这个有⽤常数提供了⼀个简洁的编码形式。 move $t0,$t1 实际为 add $t0,$0,$t1 使⽤伪指令可以简化任务，汇编程序提供了⽐硬件更丰富的指令集。 $1:即$at ，该寄存器为汇编保留，由于I型指令的⽴即数字段只有16位，在加载⼤常数时，编译器或 汇编程序需要 把⼤常数拆开，然后重新组合到寄存器⾥。⽐如加载⼀个32位⽴即数需要 lui （装⼊⾼位⽴即数） 和addi两条 指令。像MIPS程序拆散和重装⼤常数由汇编程序来完成，汇编程序必需⼀个临时寄存器来重组 ⼤常数，这 也是为汇编保留$at的原因之⼀。 $2..$3:($v0-$v1)⽤于⼦程序的⾮浮点结果或返回值，对于⼦程序如何传递参数及如何返回，MIPS范 围有⼀套约 定，堆栈中少数⼏个位置处的内容装⼊CPU寄存器，其相应内存位置保留未做定义，当这两个 寄存器不够存 放返回值时，编译器通过内存来完成。 $4..$7:($a0-$a3)⽤来传递前四个参数给⼦程序，不够的⽤堆栈。a0-a3和v0-v1以及ra⼀起来⽀持⼦ 程序／过程 调⽤，分别⽤以传递参数，返回结果和存放返回地址。当需要使⽤更多的寄存器时，就需要堆 栈（stack) 了,MIPS编译器总是为参数在堆栈中留有空间以防有参数需要存储。 $8..$15:($t0-$t7)临时寄存器，⼦程序可以使⽤它们⽽不⽤保留。 $16..$23:($s0-$s7)保存寄存器，在过程调⽤过程中需要保留（被调⽤者保存和恢复，还包括$fp和 $ra），MIPS 提供了临时寄存器和保存寄存器，这样就减少了寄存器溢出（spilling,即将不常⽤的变量放到存 储器的过程), 编译器在编译⼀个叶（leaf)过程（不调⽤其它过程的过程）的时候，总是在临时寄存器分配完 了才使⽤需要 保存的寄存器。 $24..$25:($t8-$t9) 同($t0-$t7) $26..$27:($k0,$k1)为操作系统／异常处理保留，⾄少要预留⼀个。异常（或中断）是⼀种不需要在 程序中显⽰ 调⽤的过程。MIPS有个叫异常程序计数器（exception program counter,EPC)的寄存器，属于 CP0寄存器， ⽤于保存造成异常的那条指令的地址。查看控制寄存器的唯⼀⽅法是把它复制到通⽤寄存器⾥， 指令mfc0 (move from system control)可以将EPC中的地址复制到某个通⽤寄存器中，通过跳转语句（jr) ， 程序可以返 回到造成异常的那条指令处继续执⾏。MIPS程序员都必须保留两个寄存器$k0和$k1 ，供操作系 统使⽤。 发⽣异常时，这两个寄存器的值不会被恢复，编译器也不使⽤k0和k1,异常处理函数可以将返回 地址放到这 两个中的任何⼀个，然后使⽤jr跳转到造成异常的指令处继续执⾏。 $28:($gp)为了简化静态数据的访问，MIPS软件保留了⼀个寄存器：全局指针gp(global pointer,$gp) ，全局指针 只想静态数据区中的运⾏时决定的地址，在存取位于gp值上下32KB范围内的数据时，只需要⼀ 条以gp为基 指针的指令即可。在编译时