MIPS跳转和分支指令范围

Question

我刚刚开始学习MIPS，我很难理解跳转和分支指令的范围。我知道如何＆＃34;远＆＃34; PC可以跳转和分支，但我不知道原因。

如果PC的当前值为0x00000000，则有2个具体问题是否可以对随机地址执行1次JUMP？如果PC的当前值为0x00000600，是否可以对随机地址执行1 BRANCH？

Answer 1

MIPS处理器使用固定大小的指令，其中每个指令字都是字（即4字节== 32位）。因此，只有这么多信息可以塞进这4个字节。

J和JAL指令使用32位中的6位来指定操作码。这留下26位来指定目标地址。目标地址不是直接在指令中指定的（没有足够的位） - 相反，会发生什么：

• 目标地址的低28位右移2位，然后26个最低有效位存储在指令字中。由于所有指令必须是字对齐的，因此我们移出的两个位将始终为零，因此我们不会丢失任何无法重新创建的信息。
• 当跳转发生时，那些26位向左移位2位以获得原始的28位，然后它们与J / {{之后的指令地址的4个最高有效位组合1}}形成一个32位地址。

这使得可以跳转到跳转指令所在的相同256MB范围（2 ^ 28）内的任何指令（或者如果启用了延迟分支;对于与指令相同的256MB范围内的任何指令在延迟槽中。）

对于分支指令，有16位可用于指定目标地址。这些存储为相对于分支指令之后的指令的有符号偏移（再次应用两位移位，因为不需要存储我们知道将始终为0的内容）。因此，在恢复2个最低有效位之后的实际偏移是18位，然后将其符号扩展为32位并且添加到分支指令之后的指令的地址。这使得可以在分支指令内分支到+/- 128kB。

考虑在地址0x00400024处加载的以下代码：

JAL

main: j foo nop foo: b main nop 指令编码为j foo。 26个最低有效位具有值0x0810000b，其在向左移位2位后变为0x10000b。 0x40002c后面的指令地址的4个最高有效位为零，因此目标地址变为j，等于(0 << 28) | 0x40002c，恰好是0x40002c的地址}。

foo指令编码为b main。 16个最低有效位具有值0x0401fffd，其在向左移位2位后变为0xfffd。将该值扩展到32位会给我们0x3fff4。当将其添加到0xfffffff4之后的指令地址时，我们得到b，其中（当被截断为32位时）等于0x400030 + 0xfffffff4，这恰好是{{1}的地址}}

如果要跳转到某个任意地址，请将地址加载到寄存器中，然后使用0x400024或main指令跳转。