如何将涉及数组的高级语言语句转换为MIPS 32位？

Question

这是高级函数：J[6] = K[d-e]

d = $t0，e = $t1，J = $s1，K = $s2，最终结果放入$s4

到目前为止我有：

lw $t2, 24($s1) #Load J[6] into $t2
sub $t3, $t0, $t1 #Subtract e from d to $t3

我知道我不能做的是lw $t4, $t3($s2)但我不知道如何翻译 K[$t0 - $t1]。

Answer 1

开始：将此语句翻译成汇编，

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J[6] = K[d-e];\n

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首先我们看一下三地址码，这需要我们梳理出较小操作的方向和顺序：

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x1 = d-e             # store subt\nx2 = x1 * 4          # scaling by element size\nx3 = K + x2          # byte address pointer arithmetic\nx4 = *x3             # dereference to fetch K[d-e]\nx5 = J + 24          # compute byte address of J[6]\n*x5 = x4             # store into J[6] the value of K[d-e]\n

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（请注意，三地址代码从不重用临时变量，尽管在 MIPS 等效中，这对于重用/重新调整寄存器的临时结果（当不再需要旧的临时值时）来说很常见）。

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此外，MIPSJ[6]=无需单独计算即可完成此操作J+24，因此无需计算 x5。

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* 操作，C 运算符，称为取消引用，当它出现在赋值的右侧时，它作为加载指令完成，从内存中获取数据。\xc2\xa0 当它出现在赋值=的左侧时=，这是作为将数据存储到内存中的存储指令来完成的。

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接下来，让我们看看地址计算以及 MIPS 能做什么和不能做什么。

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你对 的想法是正确的$t3($s2)，但 MIPS 不能做到这一点。\xc2\xa0 它只能做常量索引。

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那么，它代表什么$t3($s2)？\xc2\xa0 它是动态索引与基地址的组合，从而产生元素地址。

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在此（不支持的形式） 中$t3($s2)，这两个值$t3和$t2如何组合？\xc2\xa0 通过加法：我们可以向指针添加索引并获取新指针。

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然而，由于 MIPS 是字节可寻址的机器，所以 MIPS 中的地址和指针指的是各个字节。\xc2\xa0 一个字节是一个 8 位数据。\xc2\xa0 因此，当我们在这样的机器上使用指针和地址时，这些地址和指针的类型是字节地址。

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当我们使用 32 位字时，这些字占用多个字节，实际上 32 位字占用 4 x 8 位字节。\xc2\xa0 当 32 位是数组的元素时，该字占用 4 个字节，每个其中有自己的字节地址，因此也占用4个字节地址。

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与有时通过起始地址（索引 0）引用整个数组类似，整个元素（4 字节）通过其最低字节的地址引用。\xc2\xa0 从一个元素移动到下一个，意味着移动 4 个字节地址。

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因此，给定一个索引，我们将该索引转换为字节偏移量，在这种情况下，称为缩放。\xc2\xa0 缩放因子与数组中元素的大小相同，这里是一个整数数组，因此每个元素 4 个字节。\xc2\xa0 因此比例因子为 4。

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所以，我们想要的更像是$t3*4($s2)，但是当然 MIPS 也不能做到这一点。\xc2\xa0 但是使用单独的指令，MIPS 可以乘以 4，并且 MIPS 还可以将动态值加在一起。\xc2\xa0 一旦这些完成，我们可以使用 MIPS 提供的具有加性恒等式的 \xe2\x80\x94 的常数系数解引用形式，因为我们已经计算了完整的地址。

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有两种方法可以做到K[i+1]：：

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1. 将i和相加1，然后将该结果乘以 4，然后相加K并使用零作为加载或存储指令中的偏移量。

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2. 乘以i4，然后添加K并使用 4 作为存储指令中的偏移量。

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形式 2 使用非零偏移值 4，即按 *4 缩放的 +1。\xc2\xa0 这恰好比解决方案 1 短 1 条指令。

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如何乘以像 4 这样的小常数，假设要相乘的数字在 中$t0，并且希望结果在 中$t1：

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1. 将数字与自身相加 4 次，使用目标累加结果：
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    add $t1, $t0, $t0     # t1 = t0 + t0 = t0 * 2\n    add $t1, $t1, $t0     # t1 = t1 + t0 = t0 * 3\n    add $t1, $t1, $t0     # t1 = t1 + t0 = t0 * 4\n

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2. 将数字与其自身相加一次，然后将该数字与其自身相加一次
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    add $t1, $t0, $t0     # t1 = t0 + t0 = t0 * 2\n    add $t1, $t1, $t1     # t1 = t1 + t1 = t0 * 2 + t0 * 2 = t0 * 4\n

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3. 将数字左移 2 位（二进制）
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    sll $t1, $t0, 2       # t1 = t0 << 2 = t0 * 4\n

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