MIPS 如何存储大于 32 位的数字?

PyF*_*Fox 1 memory assembly mips bigint mips32

我一直在寻找这个问题的答案,但找不到明确的答案。它是在多个寄存器之间分配数字还是不能简单地处理它?我尝试用 MARS 测试它并使用数字 4294967296,即 0x100000000,但寄存器仅保存了 0x00000000,因此省略了“1”位。有没有办法处理这样的数字?

Pet*_*des 6

使用 2 个寄存器,一个额外的用于高半部分。MIPS 没有标志,因此没有像许多其他 ISA 那样添加 int64_t的 2 条指令add/add-with-carry方法,但是您可以查看编译器输出的 C 函数,该函数很容易添加两个 64 位整数。

#include <stdint.h>

int64_t add64(int64_t a, int64_t b) { 
    return a+b;
}
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使用 gcc5.4 1在 Godbolt 编译器资源管理器上为 MIPS编译-O3 -fno-delayed-branch

add64:
    addu    $3,$5,$7
    sltu    $5,$3,$5     # check for carry-out with  sum_lo < a_lo  (unsigned)
    addu    $2,$4,$6     # add high halves
    addu    $2,$5,$2     # add the carry-out from the low half into the high half
    j       $31          # return
    nop                # branch-delay slots
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脚注 1:所以 GCC 只用 NOP填充分支延迟槽,而不是真正的指令。因此,相同的代码可以在没有延迟槽的简化 MIPS 上运行,如默认情况下 MARS 模拟。


在内存中,大端模式下的 MIPS(MIPS 的更常见选择)以大端顺序存储整个 64 位整数,因此“高半”(最高有效 32 位)位于低地址,因此该字的最高字节位于最低地址,所有 8 个字节均按位值降序排列。

void add64_store(int64_t a, int64_t b, int64_t *res) { 
    *res = a+b;
}

  ## gcc5.4 -O3 for MIPS - big-endian, not MIPS (el)
    addu    $7,$5,$7        # low half
    lw      $2,16($sp)
    sltu    $5,$7,$5        # carry-out
    addu    $4,$4,$6        
    addu    $5,$5,$4        # high half
    sw      $5,0($2)        # store the high half to res[0..3] (byte offsets)
    sw      $7,4($2)        # store the low  half to res[4..7]
    j       $31
    nop                   # delay slot
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从所使用的寄存器编号可以看出,调用约定在较低编号的寄存器(较早的 arg)中传递高半部分,这与小端架构不同,在小端架构中,高半部分在后面的 arg-passing slot 中。如果您用完寄存器并且int64_t在堆栈上传递了一个,这会使事情按预期工作。


在具有标志和带进位加法指令的体系结构上(例如 ARM32),您会得到一条加法指令,该指令可创建 33 位结果C:R0(进位标志中的最高位,寄存器中的低位 32)。

add64:
    adds    r0, r2, r0    @ ADD and set flags
    adc     r1, r3, r1    @ r1 = r1 + r3 + carry
    bx      lr
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您标记了此 MIPS32,因此您没有可用的 ISA 的 64 位扩展。它于 1991 年在MIPS III中引入,但对于嵌入式使用,MIPS32 是现代 MIPS,具有 64 位寄存器以外的扩展。

相同的推理适用于 64 位 MIPS 上的 128 位整数 daddu

  • GCC 的目标是真正的 MIPS,它有一个 [branch-delay slot](https://en.wikipedia.org/wiki/Delay_slot#Branch_delay_slots)。即使分支被采用,分支后的第一条指令也会无条件运行。我对第一个代码块的评论指出了这一点。您可以使用“-fno-delayed-branch”进行编译,让 GCC 用 NOP 填充它,这样您就可以在模拟器中运行代码,以获得没有延迟槽的简化 MIPS(如 MARS 的默认设置)。 (2认同)