将值存储在MIPS的HI和LO寄存器中

Question

我正在用MIPS编写某些代码，我已经到了要求将结果临时存储在HI和LO特殊寄存器中（两者都是4字节宽）的要点。 这些说明由我掌握：

divu     s,t    lo <-- s div t ; hi <-- s mod t
multu    s,t    hi / lo < -- s * t ;

因此， divu存储LO的除法和HI余数的结果，而multu存储LO （低4字节）和HI （高4字节）的乘法结果。

稍后，为了从HI和LO寄存器中检索结果，我可以：

mfhi $v0
mflo $v1

我已经想出如何在LO存储计算结果：

ori     $v0,$0,1            # Store result from $a0 into LO
divu    $a0,$v0

• divu存储LO中除法的结果，所以我只将结果除以1得到它。

但是，在HI存储更复杂。 一种方法是强制multu指令将值移位32位（4字节）：

multu    $a0,0x80000000     # Shift $a0 by 32 bits and store into HI/LO

但是，结果是HI中的值是它应该在的位置的1位（所以如果我的值是0100 1000那么HI将包含0010 0100 ）。

有谁知道如何在HI寄存器中存储东西？

Answer 1

我想扩展Nils Pipenbrinck的回答：

来自MIPS32 arquitechture的程序员

MTHI

格式：MIPS32（MIPS I）

  MTHI rs

目的：将GPR复制到专用HI寄存器

Description: HI ← rs

GPR rs的内容被加载到专用寄存器HI中。

限制：

在将新结果写入HI或LO之前，必须由MFHI或MFLO读取由DIV，DIVU，MULT或MULTU写入HI / LO对的计算结果。 如果在遵循这些算术指令之一但在MFLO或MFHI指令之前执行MTHI指令，则LO的内容是不可预测的。 以下示例显示了这种非法情况：

 MUL       r2,r4   # start operation that will eventually write to HI,LO
 ...               # code not containing mfhi or mflo
 MTHI      r6
 ...               # code not containing mflo
                   # this mflo would get an UNPREDICTABLE value
 MFLO      r3

历史信息：

在MIPS I-III中，如果前两个指令中的任何一个是MFHI，那么MFHI的结果是不可预测的。 必须将HI或LO特殊寄存器的读取与通过两条或更多条指令写入的后续指令分开。 在MIPS IV及更高版本中，包括MIPS32和MIPS64，此限制不存在。

mtlo

格式：MIPS32（MIPS I）

    MTLO rs

目的：将GPR复制到专用LO寄存器描述：

 LO ← rs

GPR rs的内容被加载到专用寄存器LO中。

限制：在将新结果写入HI或LO之前，必须由MFHI或MFLO读取由DIV，DIVU，MULT或MULTU写入HI / LO对的计算结果。

如果在遵循这些算术指令之一但在MFLO或MFHI指令之前执行MTLO指令，则HI的内容是不可预测的。 以下示例显示了这种非法情况：

 MUL       r2,r4   # start operation that will eventually write to HI,LO
 ...               # code not containing mfhi or mflo
 MTLO      r6
 ...               # code not containing mfhi
                   # this mfhi would get an UNPREDICTABLE value
 MFHI      r3

历史信息：

在MIPS I-III中，如果前两个指令中的任何一个是MFHI，那么MFHI的结果是不可预测的。 必须将HI或LO特殊寄存器的读取与通过两条或更多条指令写入的后续指令分开。 在MIPS IV及更高版本中，包括MIPS32和MIPS64，此限制不存在。

Answer 2

MIPS指令集与MFLO / MFHI具有对应关系。

它被称为MTLO / MTHI并且完全符合您的要求：

  mtlo $v0  # moves the contents of v0 into the lo-register
  mthi $v1  # moves the contents of v1 into the hi-register

这些指令很少见，通常不会出现在汇总指令集引用中。

顺便说一下：务必查看处理器手册，了解LO / HI注册涉及的延迟和危险。 它们非常特殊，您的代码可能需要在写入和读取之间至少等待三个周期。 不幸的是，这种行为取决于您正在使用的CPU。

对于有抱负的MIPS程序员来说，错误是一个常见的陷阱:-)

Answer 3

想想当用作multu / divu的第二个参数时，其他极值会产生什么有趣的结果（我有意模糊，因为这看起来像是一个家庭作业问题）。