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MIPS指令可以分成以下各类

空操作 no-op; 

寄存器/寄存器传输:用得很广,包括条件传输在内;
  常数加载:作为数值和地址的整型立即数;
    算术/逻辑指令;
      整数乘法、除法和求余数;
           整数乘加;
              加载和存储;
            跳转、子程序调用和分支;
          断点和自陷;
        CP0功能:CPU控制指令
      浮点;
  用户态的受限访问:rdhwr和synci

 

注:64位版本开头以“d”表示,无符号数以“u”结尾,立即数通常以“i”结尾,字节操作以“b”结尾,双字操作以“d”结尾,字操作以“w”结尾

1、空操作:nop:相当于 sll zero,zero,o,
                    ssnop: equals sll zero,zero,1.
      这个指令不得与其它指令同时发送,这样就保证了其运行要花费至少一个时钟周期。这在简单的流水线的CPU上无关紧要,但在复杂些的实现上对于实现强制的延时很有用。

2、寄存器/寄存器传送:
      move: 通常用跟$zero寄存器的or来实现,或者用addu。
      movf, movt, movn, movz: 条件传送。

3、常数加载:
      dla、la: 用来加载程序中某些带标号的位置或者变量的地址的宏指令;
      dli、li: 装入立即数常数,这是一个宏指令;
      lui: 把立即数加载到寄存器高位。

4、算术/逻辑运算:
      add、addi、dadd、daddi、addu、addiu、daddu、daddiu、dsub、sub、subu:加法指令和减法指令;
      abs,dabs:绝对值;
      dneg、neg、negu:取相反数;
      and、andi、or、ori、xor、nor:逐位逻辑操作指令;
      drol、rol、ror:循环移位指令;
      sll、srl、sra:移位。

5、条件设置指令:
      slt、slti、sltiu、sltu、seq、sge、sle、sne:条件设置。

6、整数乘法、除法和求余数:
      div、mul、rem等等。

7、整数乘加(累加):
      mad等。

8、加载和存储:
      lb、ld、ldl、ldr、sdl、sdr、lh、lhu、ll、sc、pref、sb等操作。

9、浮点加载和存储:
      l.d、l.s、s.d、s.s等

 

常用MIPS指令集及格式:

 

MIPS 指令集

 

MIPS 指令集(共31条)

助记符

指令格式

示例

示例含义

操作及其解释

Bit #

31..26

25..21

20..16

15..11

10..6

5..0

 

 

 

R-type

op

rs

rt

rd

shamt

func

 

 

 

add

000000

rs

rt

rd

00000

100000

 add $1,$2,$3

 $1=$2+$3

 rd <- rs + rt   ;其中rs=$2,rt=$3, rd=$1

addu

000000

rs

rt

rd

00000

100001

 addu $1,$2,$3

 $1=$2+$3

 rd <- rs + rt   ;其中rs=$2,rt=$3, rd=$1,无符号数

sub

000000

rs

rt

rd

00000

100010

 sub $1,$2,$3

 $1=$2-$3

 rd <- rs - rt   ;其中rs=$2,rt=$3, rd=$1

subu

000000

rs

rt

rd

00000

100011

 subu $1,$2,$3

 $1=$2-$3

 rd <- rs - rt   ;其中rs=$2,rt=$3, rd=$1,无符号数

and

000000

rs

rt

rd

00000

100100

 and $1,$2,$3

 $1=$2 & $3

 rd <- rs & rt   ;其中rs=$2,rt=$3, rd=$1

or

000000

rs

rt

rd

00000

100101

 or $1,$2,$3

 $1=$2 | $3

 rd <- rs | rt   ;其中rs=$2,rt=$3, rd=$1

xor

000000

rs

rt

rd

00000

100110

 xor $1,$2,$3

 $1=$2 ^ $3

 rd <- rs xor rt   ;其中rs=$2,rt=$3, rd=$1(异或)

nor

000000

rs

rt

rd

00000

100111

 nor $1,$2,$3

 $1=~($2 | $3)

 rd <- not(rs | rt)   ;其中rs=$2,rt=$3, rd=$1(或非)

slt

000000

rs

rt

rd

00000

101010

 slt $1,$2,$3

 if($2<$3) 
  $1=1 else
   $1=0

 if (rs < rt) rd=1 else rd=0 ;其中rs=$2,rt=$3, rd=$1

sltu

000000

rs

rt

rd

00000

101011

 sltu $1,$2,$3

 if($2<$3) 
  $1=1 else
   $1=0

 if (rs < rt) rd=1 else rd=0 ;其中rs=$2,rt=$3, rd=$1
  (无符号数)

sll

000000

00000

rt

rd

shamt

000000

 sll $1,$2,10

 $1=$2<<10

 rd <- rt << shamt  ;shamt存放移位的位数,
  也就是指令中的立即数,其中rt=$2, rd=$1

srl

000000

00000

rt

rd

shamt

000010

 srl $1,$2,10

 $1=$2>>10

 rd <- rt >> shamt ;(logical) ,其中rt=$2, rd=$1

sra

000000

00000

rt

rd

shamt

000011

 sra $1,$2,10

 $1=$2>>10

 rd <- rt >> shamt  ;(arithmetic) 注意符号位保留
 其中rt=$2, rd=$1

sllv

000000

rs

rt

rd

00000

000100

 sllv $1,$2,$3

 $1=$2<<$3

 rd <- rt << rs  ;其中rs=$3,rt=$2, rd=$1

srlv

000000

rs

rt

rd

00000

000110

 srlv $1,$2,$3

 $1=$2>>$3

 rd <- rt >> rs  ;(logical)其中rs=$3,rt=$2, rd=$1

srav

000000

rs

rt

rd

00000

000111

 srav $1,$2,$3

 $1=$2>>$3

 rd <- rt >> rs  ;(arithmetic) 注意符号位保留
 其中rs=$3,rt=$2, rd=$1

jr

000000

rs

00000

00000

00000

001000

 jr $31

 goto $31

 PC <- rs

I-type

op

rs

rt

immediate

 

 

 

addi

001000

rs

rt

immediate

 addi $1,$2,100

 $1=$2+100

 rt <- rs + (sign-extend)immediate ;其中rt=$1,rs=$2

addiu

001001

rs

rt

immediate

addiu $1,$2,100

 $1=$2+100

 rt <- rs + (zero-extend)immediate ;其中rt=$1,rs=$2

andi

001100

rs

rt

immediate

 andi $1,$2,10

 $1=$2 & 10

 rt <- rs & (zero-extend)immediate ;其中rt=$1,rs=$2

ori

001101

rs

rt

immediate

 andi $1,$2,10

 $1=$2 | 10

 rt <- rs | (zero-extend)immediate ;其中rt=$1,rs=$2

xori

001110

rs

rt

immediate

 andi $1,$2,10

 $1=$2 ^ 10

 rt <- rs xor (zero-extend)immediate ;其中rt=$1,rs=$2

lui

001111

00000

rt

immediate

 lui $1,100

 $1=100*65536

 rt <- immediate*65536 ;将16位立即数放到目标寄存器高16
         位,目标寄存器的 低16位填0

lw

100011

rs

rt

immediate

 lw $1,10($2)

 $1=memory[$2
 +10]

 rt <- memory[rs + (sign-extend)immediate] ;rt=$1,rs=$2

sw

101011

rs

rt

immediate

 sw $1,10($2)

 memory[$2+10]
 =$1

 memory[rs + (sign-extend)immediate] <- rt ;rt=$1,rs=$2

beq

000100

rs

rt

immediate

 beq $1,$2,10

 if($1==$2) 
 goto PC+4+40

 if (rs == rt) PC <- PC+4 + (sign-extend)immediate<<2 

bne

000101

rs

rt

immediate

 bne $1,$2,10

 if($1!=$2)
 goto PC+4+40

 if (rs != rt) PC <- PC+4 + (sign-extend)immediate<<2 

slti

001010

rs

rt

immediate

 slti $1,$2,10

 if($2<10) 
  $1=1 else
   $1=0

 if (rs <(sign-extend)immediate) rt=1 else rt=0 ;
   其中rs=$2,rt=$1

sltiu

001011

rs

rt

immediate

 sltiu $1,$2,10

 if($2<10) 
  $1=1 else
   $1=0

 if (rs <(zero-extend)immediate) rt=1 else rt=0 ;
  其中rs=$2,rt=$1

J-type

op

address

 

 

 

j

000010

address

 j 10000

 goto 10000

 PC <- (PC+4)[31..28],address,0,0   ;address=10000/4

jal

000011

address

 jal 10000

 $31<-PC+4;
 goto 10000

 $31<-PC+4;PC <- (PC+4)[31..28],address,0,0
   ;address=10000/4

注 意:因为MIPS16只有16个16位的寄存器,所以JAL指令中$31改成$15, 所有立即数均无需扩展,LUI指令直接就是将立即数付给RT寄存器。