MIPS匯編中的跳轉指令

Question

這是我為測試跳轉指令而編寫的一些MIPS匯編代碼：

addi $a0, $0, 1
j next
next:
j skip1
add $a0, $a0, $a0
skip1:
j skip2:
add $a0, $a0, $a0
add $a0, $a0, $a0
skip2:
j skip3
loop:
add $a0, $a0, $a0
add $a0, $a0, $a0
add $a0, $a0, $a0
skip3:
j loop

當我運行匯編程序時，結果如下：

[0x000000]  0x20040001  # addi $a0, $zero, 1 ($a0 = 1)
[0x000004]  0x08000002  # j 0x0002 (jump to addr 0x0008)
[0x000008]  0x08000004  # j 0x0004 (jump to addr 0x0010)
[0x00000C]  0x00842020  # add $a0, $a0, $a0 ($a0 = $a0 + $a0)
[0x000010]  0x08000007  # j 0x0007 (jump to addr 0x001C)
[0x000014]  0x00842020  # add $a0, $a0, $a0 ($a0 = $a0 + $a0)
[0x000018]  0x00842020  # add $a0, $a0, $a0 ($a0 = $a0 + $a0)
[0x00001C]  0x0800000B  # j 0x000B (jump to addr 0x002C)
[0x000020]  0x00842020  # add $a0, $a0, $a0 ($a0 = $a0 + $a0)
[0x000024]  0x00842020  # add $a0, $a0, $a0 ($a0 = $a0 + $a0)
[0x000028]  0x00842020  # add $a0, $a0, $a0 ($a0 = $a0 + $a0)
[0x00002C]  0x08000008  # j 0x0008 (jump to addr 0x0020)

查看跳轉指令的機器代碼，這就是我所看到的：

1st jump (just jumps to next instruction) 0x08000002
2nd jump (skips 1 instruction) 0x08000004
3rd jump (skips 2 instructions) 0x08000007
4th jump (skips 3 instructions) 0x0800000B
5th jump (skips 3 instructions backwards) 0x08000008

通過查看這些指令，看起來機器代碼以跳轉指令的08開頭，最后的數字告訴跳轉指令去哪里。 但是，我無法弄清楚這個數字是如何計算出來的。 此外，沒有什么可以向我表明第五跳是向后跳躍。

如何計算跳躍值？

Answer 1

請查看參考手冊，了解有關操作碼編碼的更多詳細信息。

短版本：在32位指令中，您不能包含32位跳轉目標。 操作碼使用6位，為指令留下26位。 通過取j指令之后的指令地址的前4位構造目標地址，然后將2個零位附加到跳轉指令操作數的26位。 （由於指令是32位，對齊很有用，允許省略最后兩個0。）

向后跳轉：地址是絕對的，不是相對的，所以它只取決於跳轉指令的地址，無論是向前跳還是向后跳轉。

編輯 ：更詳細的描述：我們在地址x跳轉指令j 。 設t代表j的跳躍操作數。 t是26位寬。 下一條指令的地址位模式計算如下：

upper_6_bits_of(x+4),t,0,0

所以跳躍總是絕對的。 沒有相對跳躍。 當結果小於x然后它是向后跳躍，當它更大時它是向前跳躍（並且如果你想要一些愚蠢的東西，你使它相等;-)。

那么讓我們來看看你的例子的第5跳：

跳轉目標的前6位是：000000，因為跳轉后面的指令的地址的高6位是000000。

接下來的26位是跳轉指令的最低26位，即00000000000000000000001000

最后2位是：00，因為始終附加。

我們一起有：0000000000000000000000000000100000，它是十六進制20.並且在該地址正是流應該繼續的標簽/指令。

Answer 2

在MIPS中， J是J型指令：

J-type instructions (Jumps)
3    22
1    65                        0
+----+-------------------------+
| op |         target          |
+----+-------------------------+

所以我們有一個26位長的target 。 它與下一條指令的PC結合如下：

I
I+1 PC <- (PC & 0xf0000000) | (target << 2)

它向左移位2位，因為MIPS指令（忽略MIPS16擴展）是32位長，這意味着它們都從低2位為零的地址開始。