计算机设计与实践——MIPS基本指令
mips指令集(24条指令)的字段和功能描述
MIPS指令集(24条指令)的字段和功能描述指令集概述M I PS（M ic ro pr oc es s or wi th ou tI nt erl o ck ed Pi pe li ne dSt a ge s）指令集是一种精简指令集（R IS C）体系结构，广泛应用于计算机体系结构的教学和实践中。
本文将介绍M IP S指令集中的24条常用指令，并对它们的字段和功能进行详细描述。
加载和存储指令1.l w指令字段描述：-指令格式：lw$r t,o f fs et($rs)-r s（源寄存器）：指定存储单元的基址寄存器-r t（目标寄存器）：指定目标寄存器，用于存储从存储单元中加载的数据-o ff se t：用于指定存储单元的偏移量，计算出实际地址功能描述：l w指令用于从存储单元中加载数据到目标寄存器。
它通过基址寄存器和偏移量计算出实际地址，并将存储单元中的数据加载到目标寄存器中。
2.s w指令字段描述：-指令格式：sw$r t,o f fs et($rs)-r s（源寄存器）：指定存储单元的基址寄存器-r t（目标寄存器）：指定源寄存器，用于存储到存储单元中的数据-o ff se t：用于指定存储单元的偏移量，计算出实际地址功能描述：s w指令用于将源寄存器中的数据存储到指定的存储单元中。
它通过基址寄存器和偏移量计算出实际地址，并将源寄存器中的数据存储到该地址对应的存储单元中。
算术和逻辑指令3.a d d指令字段描述：-指令格式：ad d$rd,$rs,$rt-r s（源寄存器1）：参与运算的第一个源寄存器-r t（源寄存器2）：参与运算的第二个源寄存器-r d（目标寄存器）：用于存储运算结果功能描述：a d d指令用于将两个源寄存器中的数据相加，并将结果存储到目标寄存器中。
4.s u b指令字段描述：-指令格式：su b$rd,$rs,$rt-r s（源寄存器1）：参与运算的第一个源寄存器-r t（源寄存器2）：参与运算的第二个源寄存器-r d（目标寄存器）：用于存储运算结果功能描述：s u b指令用于将源寄存器2中的数据从源寄存器1中的数据减去，并将结果存储到目标寄存器中。
mips汇编语言指令
mips汇编语言指令MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）是一种精简指令集（RISC）架构的计算机处理器。
它的指令集被广泛应用于各种领域，包括嵌入式系统、操作系统和编译器等。
本文将介绍一些常见的MIPS汇编语言指令。
1. 加载和存储指令MIPS提供了一系列用于数据传输的指令。
其中，lw（load word）指令用于从内存中加载一个字（32位数据）到寄存器中，sw（store word）指令用于将一个字存储到内存中。
例如，lw $t0, 0($s0)表示将从地址$s0偏移量为0的内存位置加载一个字到$t0寄存器中。
2. 算术和逻辑指令MIPS提供了一系列用于算术和逻辑运算的指令。
例如，add指令用于将两个寄存器中的值相加，并将结果存储到目标寄存器中。
而and 指令用于对两个寄存器中的值进行按位与操作，并将结果存储到目标寄存器中。
例如，add $t0, $s0, $s1表示将$s0和$s1中的值相加，并将结果存储到$t0寄存器中。
3. 分支和跳转指令MIPS提供了一系列用于控制程序流程的指令。
其中，beq（branch if equal）指令用于在两个寄存器中的值相等时跳转到目标地址。
而j （jump）指令用于无条件跳转到目标地址。
例如，beq $t0, $t1, label表示如果$t0和$t1中的值相等，则跳转到标签为label的位置。
4. 移位指令MIPS提供了一系列用于移位操作的指令。
其中，sll（shift left logical）指令用于将一个寄存器中的值左移指定的位数，并将结果存储到目标寄存器中。
例如，sll $t0, $s0, 2表示将$s0中的值左移2位，并将结果存储到$t0寄存器中。
5. 系统调用指令MIPS提供了一系列用于进行系统调用的指令。
其中，syscall指令用于触发系统调用，并根据不同的系统调用号执行相应的操作。
mips基础指令
mips基础指令MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）是一种高性能的RISC（Reduced Instruction Set Computing）指令集架构，其指令集被广泛应用于工业控制、嵌入式系统、服务器等领域。
MIPS指令集的特点是指令精简、寄存器丰富、执行效率高。
本文将主要介绍MIPS基础指令，帮助初学者快速入门。
一、MIPS基础指令结构MIPS指令的格式为“操作码r1,r2,r3”，其中操作码指示了该指令的功能，而r1、r2、r3分别指定了指令所需的操作数，通常为寄存器或常数。
以下是MIPS指令的分类：1.算术指令算术指令主要包括加、减、乘、除等指令，其中最基本的指令为ADD指令，格式为“ADD r1,r2,r3”，表示将r2和r3的值相加，存放到r1中。
其他的算术指令根据功能的不同，指定相应的操作码。
2.逻辑指令逻辑指令主要包括与、或、非、异或等指令，同样地，最基本的指令为AND指令，格式为“AND r1,r2,r3”，表示将r2和r3的值进行与运算，存放到r1中。
其他的逻辑指令根据功能的不同，指定相应的操作码。
3.移位指令移位指令主要包括逻辑左移、逻辑右移以及算术右移等指令，其中最基本的指令为SLL指令，格式为“SLL r1,r2,n”，表示将r2的值向左移动n位，空出的低位用0填充，存放到r1中。
其他的移位指令根据功能的不同，指定相应的操作码。
4.存取指令存取指令主要包括读、写、加载等指令，其中最基本的指令为LOAD指令，格式为“LOAD r1,addr”，表示将存储在addr地址中的数据加载到r1中。
其他的存取指令根据功能的不同，指定相应的操作码。
5.分支指令分支指令主要包括BZ（分支为零）、BC（分支为给定条件）、J（无条件跳转）等指令，其中最基本的指令为JUMP指令，格式为“JUMP addr”，表示将程序的控制跳转到addr地址处。
MIPS指令集汇总
MIPS指令集汇总以下是一些常用的MIPS指令：1.算术和逻辑操作：- add：将两个寄存器中的值相加，并将结果存储到目标寄存器中。
- sub：将第一个寄存器的值减去第二个寄存器的值，并将结果存储到目标寄存器中。
- mult：将两个寄存器中的值相乘，并将结果存储在两个特殊寄存器（HI和LO）中。
- div：将第一个寄存器的值除以第二个寄存器的值，并将结果存储在两个特殊寄存器（HI和LO）中。
- and：对两个寄存器中的值进行按位与操作，并将结果存储到目标寄存器中。
- or：对两个寄存器中的值进行按位或操作，并将结果存储到目标寄存器中。
- xor：对两个寄存器中的值进行按位异或操作，并将结果存储到目标寄存器中。
2.数据传输指令：- lw：从内存中加载一个字（4个字节）的数据到指定的寄存器中。
- sw：将指定寄存器中的数据存储到内存的指定位置中。
- lb：从内存中加载一个字节的数据到指定的寄存器中。
- sb：将指定寄存器中的数据的低8位存储到内存的指定位置中。
3.分支和跳转指令：- beq：如果两个寄存器中的值相等，则跳转到目标地址。
- bne：如果两个寄存器中的值不相等，则跳转到目标地址。
-j：无条件跳转到目标地址。
- jr：无条件跳转到一个寄存器中存储的地址。
- jal：有条件跳转到目标地址，并将返回地址保存在链接寄存器（$ra）中。
4.系统调用指令：- syscall：执行一个系统调用，通过系统调用号（存储在$v0寄存器中）来定义执行的操作。
5.位移指令：- srl：对寄存器中的值进行逻辑右移。
- sll：对寄存器中的值进行逻辑左移。
- sra：对寄存器中的值进行算术右移。
除了上述指令外，还有一些其他的MIPS指令，如条件分支和加载延迟等。
此外，MIPS还支持浮点运算指令集（MIPS-FP），用于处理浮点运算。
总结起来，MIPS指令集包含了各种算术和逻辑操作、数据传输、分支和跳转、系统调用以及位移指令。
MIPS常用指令
寄存器的内容到另外一个寄存器
根据地址向量转入管态
从异常中返回到用户态
一个双精度浮点数与单精度浮点数相乘加，
结果为单精度
一个双精度浮点数与单精度浮点数相乘加， 结果为双精度
两个单精度浮点数相乘加，结果为单精度
两个定点寄存器的内容相除，也就是定点除 DDIV Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3
不带符号的除法运算
DDIVU Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3
一个双精度浮点数除以一个单精度浮点数， DIV.S F1,F2,F3 结果为单精度浮点数
一个双精度浮点数除以一个单精度浮点数， DIV.D F1,F2,F3
结果为双精度浮点数
两个单精度浮点数相除，结果为单精度
把一个数据从定点寄存器复制到浮点寄存器 MFC1 R1,F1
把一个数据从浮点寄存器复制到定点寄存器 MTC1 R1,F1
把一个 16 位的立即数填入到寄存器的高 16 LUI R1,#42
位，低 16 位补零
双字逻辑左移
DSLL R1,R2,#2
双字逻辑右移
DSRL R1,R2,#2
双字算术右移
DSRA R1,R2,#2
结果为双精度浮点数
两个单精度浮点数相乘，结果为单精度浮点 DMUL.PS F1,F2,F3
数
与运算，两个寄存器中的内容相与
ANDＲ1,Ｒ2,Ｒ3
一个寄存器中的内容与一个立即数相与
ANDIＲ1,Ｒ2,#3
或运算，两个寄存器中的内容相或
ORＲ1,Ｒ2,Ｒ3
一个寄存器中的内容与一个立即数相或
ORIＲ1,Ｒ2,#3
功能与 LB 指令相同，但读出的是不带符号的 LBU R1, 0(R2)
数据
功能与 LH 指令相同，但读出的是不带符号的 LHU R1, 0(R2)
mips核心指令
mips核心指令MIPS核心指令是一种常用于计算机体系结构中的指令集架构，它是一种基于RISC（精简指令集计算机）原则设计的指令集。
MIPS 核心指令集包括了许多常见的操作指令，如加载和存储指令、算术和逻辑指令、分支和跳转指令等。
下面将对MIPS核心指令集的一些重要指令进行介绍。
一、加载和存储指令1. Load Word（LW）指令：LW指令用于从内存中加载一个字（32位数据）到寄存器中。
它的语法为：LW $rt, offset($rs)，其中$rt表示目标寄存器，offset表示偏移量，$rs表示基址寄存器。
这个指令非常常用，用于从内存中读取数据进行后续计算或操作。
2. Store Word（SW）指令：SW指令用于将一个字（32位数据）存储到内存中。
它的语法为：SW $rt, offset($rs)，其中$rt表示源寄存器，offset表示偏移量，$rs表示基址寄存器。
SW指令常用于将计算结果存储到内存中，以便后续的读取和使用。
二、算术和逻辑指令1. Add（ADD）指令：ADD指令用于将两个寄存器中的值相加，并将结果存储到目标寄存器中。
它的语法为：ADD $rd, $rs, $rt，其中$rd表示目标寄存器，$rs和$rt表示源寄存器。
ADD指令常用于数值计算和数据处理中。
2. Subtract（SUB）指令：SUB指令用于将一个寄存器中的值减去另一个寄存器中的值，并将结果存储到目标寄存器中。
它的语法为：SUB $rd, $rs, $rt，其中$rd表示目标寄存器，$rs和$rt表示源寄存器。
SUB指令常用于进行减法运算。
3. Bitwise AND（AND）指令：AND指令用于对两个寄存器中的值进行按位与操作，并将结果存储到目标寄存器中。
它的语法为：AND $rd, $rs, $rt，其中$rd表示目标寄存器，$rs和$rt表示源寄存器。
AND指令常用于逻辑运算和掩码操作。
三、分支和跳转指令1. Branch on Equal（BEQ）指令：BEQ指令用于在两个寄存器中的值相等时进行分支跳转。
c语言 mips指令
MIPS是一种精简指令集（RISC）架构，它是一种用于构建嵌入式系统、超级计算机和游戏机的微处理器架构。
在C语言中，您可以使用汇编指令集来与MIPS架构进行交互。
以下是一些常用的MIPS汇编指令：1. add：将两个操作数相加并将结果存储在指定的寄存器中。
2. sub：从第一个操作数中减去第二个操作数并将结果存储在指定的寄存器中。
3. mul：将两个操作数相乘并将结果存储在指定的寄存器中。
4. div：将第一个操作数除以第二个操作数并将结果存储在指定的寄存器中。
5. move：将一个操作数的值复制到另一个操作数中。
6. load：将数据从内存加载到寄存器中。
7. store：将数据从寄存器存储到内存中。
8. jump：无条件跳转到指定的地址。
9. jr：将控制权转移给指定的寄存器中的地址。
10. syscall：发起系统调用并等待其完成。
在C语言中，您可以使用内联汇编（inline assembly）来编写MIPS汇编代码。
下面是一个使用内联汇编实现两个整数相加的示例：```cint main() {int a = 10;int b = 20;int result;__asm__ __volatile__("add $t0, %1, %2; move %0, $t0" : "=r"(result) : "r"(a), "r"(b));printf("The result is %d\n", result);return 0;}```在这个示例中，使用了add指令将a和b相加，并将结果存储在$t0寄存器中。
然后使用move指令将$t0寄存器的值复制到result变量中。
注意，使用了$符号来标识寄存器，%符号来标识操作数。
mips 实验报告
mips 实验报告MIPS实验报告引言：计算机体系结构是计算机科学中的一个重要领域，它研究计算机硬件和软件之间的关系。
在计算机体系结构的学习过程中，我们接触到了MIPS （Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）指令集架构。
本实验报告将介绍我们在实验中对MIPS进行的学习和实践。
一、MIPS的背景和特点MIPS是一种经典的RISC（Reduced Instruction Set Computer）指令集架构，它于1981年由斯坦福大学的约翰·亨尼西（John Hennessy）和他的学生大卫·帕特森（David Patterson）提出。
MIPS架构的设计理念是简化指令集，提高指令执行速度，以及降低硬件复杂度。
MIPS指令集包含了一组简洁而强大的指令，使得编译器和硬件设计更容易实现。
该架构的特点包括高效的流水线执行、固定长度的指令格式、延迟槽等。
二、MIPS的实验环境和工具为了学习和实践MIPS指令集，我们使用了一款名为MARS（MIPS Assembler and Runtime Simulator）的工具。
MARS提供了一个模拟器，可以在计算机上运行MIPS指令。
它还提供了汇编器和调试器，方便我们编写和调试MIPS程序。
通过MARS，我们可以观察和分析指令的执行过程，更好地理解MIPS的工作原理。
三、MIPS的基本指令和寄存器MIPS指令集包含了一系列基本指令，如加载（Load）指令、存储（Store）指令、算术运算（Arithmetic）指令、逻辑运算（Logic）指令等。
这些指令可以完成各种计算和数据操作任务。
同时，MIPS架构还提供了32个通用寄存器，用于存储和操作数据。
这些寄存器以$0、$1、$2等命名，并且有特殊用途的寄存器如程序计数器（PC）和堆栈指针（SP）等。
四、MIPS程序设计实践通过MARS工具，我们编写了一些简单的MIPS程序，以加深对MIPS指令集和寄存器的理解。
mips实验报告
mips实验报告Title: MIPS实验报告Abstract:本实验报告旨在介绍MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）架构及其在计算机体系结构课程中的应用。
通过实验，我们将了解MIPS指令集架构的基本原理和实现，以及如何使用MIPS模拟器进行程序设计和调试。
本报告将详细介绍MIPS架构的特点、指令集、寄存器组、内存模型等内容，并通过实验结果分析MIPS在计算机体系结构中的重要性和应用价值。
Introduction:MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）是一种精简指令集计算机（RISC）架构，广泛应用于嵌入式系统和高性能计算领域。
在计算机体系结构课程中，学习MIPS架构可以帮助学生深入理解计算机的工作原理和指令级并行处理技术。
通过实验，学生可以通过模拟器编写和调试MIPS汇编程序，加深对计算机体系结构的理解。
MIPS Architecture:MIPS架构采用精简指令集（RISC）的设计理念，包括32位寄存器、固定长度的指令格式和简单的指令集。
MIPS架构的特点包括高性能、低功耗、易于实现和优化等优点，因此在嵌入式系统和高性能计算领域得到广泛应用。
MIPS指令集包括算术运算指令、逻辑运算指令、数据传输指令、控制流指令等，能够满足各种计算需求。
MIPS Simulator:为了方便学生学习和实验MIPS架构，通常会使用MIPS模拟器进行程序设计和调试。
MIPS模拟器可以模拟MIPS处理器的运行过程，包括指令执行、寄存器操作、内存访问等，帮助学生理解MIPS指令集的工作原理和实现过程。
通过MIPS模拟器，学生可以编写和调试MIPS汇编程序，加深对计算机体系结构的理解。
Experiment Results:通过实验，我们学习了MIPS架构的基本原理和实现，包括指令集、寄存器组、内存模型等内容。
mips汇编指令手册
mips汇编指令手册摘要：一、概述MIPS汇编指令手册二、MIPS汇编指令的基本结构1.指令格式2.操作码和操作数3.寄存器文件三、数据传输指令1.加载和存储指令2.寄存器间的数据传输四、算术和逻辑指令1.加法和减法指令2.乘法和除法指令3.逻辑指令五、移位和位操作指令1.移位指令2.位操作指令六、条件跳转和分支指令1.无条件跳转指令2.条件跳转指令3.分支指令七、循环指令1.循环开始和结束指令2.循环计数指令八、调用和返回指令1.调用指令2.返回指令九、中断和异常处理指令1.中断指令2.异常处理指令十、系统调用指令1.系统调用指令概述2.常用系统调用举例正文：一、概述MIPS汇编指令手册MIPS（Microprocessor without Interlocking Protection Structures）是一种精简指令集计算机（RISC）架构，广泛应用于嵌入式系统和处理器设计。
MIPS汇编指令手册提供了详细的指令集和编程指南，帮助开发者更好地使用MIPS处理器。
本文将简要介绍MIPS汇编指令的基本结构和分类，以供参考。
二、MIPS汇编指令的基本结构1.指令格式MIPS汇编指令采用固定长度的指令格式，包括操作码和操作数。
操作码表示指令的类型，操作数表示指令处理的数据。
2.操作码和操作数MIPS汇编指令的操作码和操作数分为两类：立即数和寄存器。
立即数直接参与运算，而寄存器表示要从寄存器文件中操作的数据。
3.寄存器文件MIPS处理器具有31个通用寄存器，分为两组：一组是30个32位寄存器（X0-X29），另一组是1个32位通用寄存器（PC）。
三、数据传输指令数据传输指令主要用于在内存和寄存器之间传输数据。
1.加载和存储指令加载指令（LDR）将内存中的数据加载到寄存器中，存储指令（STR）将寄存器中的数据存储到内存中。
2.寄存器间的数据传输寄存器间的数据传输可以通过指令如：MOV、CMP等实现。
mips的指令集
mips的指令集MIPS指令集是一种常见的计算机指令集架构，广泛应用于大多数工作站、服务器和嵌入式系统中。
本文将介绍MIPS指令集的基本特点、主要指令和应用领域。
一、MIPS指令集的基本特点MIPS指令集采用精简指令集计算机（RISC）的设计理念，以简洁、高效的指令集为特点。
其基本特点包括：1. 定长指令格式：MIPS指令集采用定长指令格式，每条指令占据32位，简化了指令解码过程，提高了指令的执行速度。
2. 加载/存储架构：MIPS指令集采用了加载/存储架构，只有专门的加载和存储指令可以访问内存，其他指令只能对寄存器进行操作，这样可以减少存储器的访问时间，提高了指令的执行效率。
3. 三地址指令格式：MIPS指令集的大多数指令都采用三地址指令格式，即指令中包含三个操作数的寄存器地址，使得指令的操作更加灵活。
二、MIPS指令集的主要指令1. 数据传输指令MIPS指令集提供了一系列数据传输指令，包括加载指令（例如lw、lb等）和存储指令（例如sw、sb等），用于将数据从内存加载到寄存器或将数据从寄存器存储到内存中。
2. 算术逻辑指令MIPS指令集提供了一系列算术逻辑指令，包括加法指令（例如add、addi等）、减法指令（例如sub、subi等）、乘法指令（例如mul、muli等）和逻辑运算指令（例如and、or等），用于进行基本的算术和逻辑运算。
3. 控制指令MIPS指令集提供了一系列控制指令，包括无条件跳转指令（例如j、jr等）、条件跳转指令（例如beq、bne等）和函数调用指令（例如jal、jalr等），用于实现程序的控制流程。
4. 浮点运算指令MIPS指令集还提供了一系列浮点运算指令，包括浮点加法指令（例如add.s）、浮点乘法指令（例如mul.s）和浮点比较指令（例如c.eq.s），用于进行浮点数的运算和比较。
三、MIPS指令集的应用领域由于MIPS指令集具有精简、高效的特点，因此在许多领域得到了广泛的应用，包括：1. 嵌入式系统：MIPS指令集在嵌入式系统中应用广泛，例如智能手机、路由器、数字电视等，这些系统对指令的执行效率和功耗有较高的要求，MIPS指令集正好满足了这些需求。
mips 实验报告
mips 实验报告MIPS 实验报告摘要：本实验报告介绍了MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）处理器的基本结构和工作原理，以及在实验中对MIPS处理器进行了仿真和验证的过程和结果。
通过本次实验，我们深入了解了MIPS处理器的指令集架构、流水线设计和性能特点，同时也对计算机体系结构有了更深入的认识。
1. 背景MIPS处理器是一种经典的RISC（Reduced Instruction Set Computer）架构的处理器，其设计简洁高效，广泛应用于嵌入式系统和高性能计算领域。
MIPS处理器采用了五级流水线结构，包括取指、译码、执行、访存和写回等阶段，能够实现指令级并行和流水线加速，提高了处理器的运行效率和性能。
2. 实验目的本次实验旨在通过对MIPS处理器的仿真和验证，加深对计算机体系结构和处理器设计的理解，掌握MIPS指令集架构的特点和流水线设计的原理，培养学生的计算机系统分析和设计能力。
3. 实验内容本次实验主要包括以下内容：（1）MIPS处理器的指令集架构和寄存器组设计；（2）MIPS处理器的流水线结构和控制信号设计；（3）使用Verilog HDL对MIPS处理器进行建模和仿真；（4）通过仿真验证MIPS处理器的正确性和性能。
4. 实验步骤（1）熟悉MIPS指令集架构和寄存器组设计；（2）设计MIPS处理器的流水线结构和控制信号；（3）使用Verilog HDL对MIPS处理器进行建模和仿真；（4）编写测试程序，对MIPS处理器进行功能验证和性能评估；（5）分析仿真结果，验证MIPS处理器的正确性和性能。
5. 实验结果通过对MIPS处理器的仿真和验证，我们得到了以下实验结果：（1）MIPS处理器能够正确执行各类指令，并能够实现指令级并行和流水线加速；（2）MIPS处理器的性能优秀，能够在较短的时钟周期内完成指令的执行；（3）MIPS处理器的流水线结构设计合理，能够有效提高处理器的运行效率和性能。
mips汇编语言指令
mips汇编语言指令MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipelined Stages）是一种常见的RISC（Reduced Instruction Set Computer）体系结构，广泛用于许多计算机体系结构和嵌入式系统中。
本文将对MIPS汇编语言指令进行详细介绍和解析。
一、MIPS汇编语言概述MIPS汇编语言是一种低级语言，用于直接操作计算机硬件。
其指令集由一系列操作码（Opcode）和操作数组成。
MIPS指令集基于三个基本原则：简单性、固定的指令长度和规则对齐。
MIPS指令主要包括算术操作指令、逻辑操作指令、控制类指令和数据传输指令等。
二、MIPS汇编语言的基本指令1. 算术操作指令MIPS提供了一系列算术操作指令，如add（加法）、sub（减法）、mul（乘法）和div（除法）等。
这些指令用于对寄存器中的数据进行算术运算，并将结果保存在目标寄存器中。
示例：add $t0, $s1, $s2 # 将$s1和$s2中的值相加，结果保存在$t0中2. 逻辑操作指令逻辑操作指令用于对寄存器中的数据进行逻辑运算，如and（逻辑与）、or（逻辑或）和not（逻辑非）等。
示例：and $t0, $s1, $s2 # 将$s1和$s2中的值进行逻辑与运算，并将结果保存在$t0中3. 控制类指令MIPS提供了一系列控制类指令，如beq（条件分支）、j（无条件跳转）和jr（函数返回）等。
这些指令用于改变程序执行的流程。
示例：beq $t0, $t1, label # 如果$t0和$t1中的值相等，则跳转到label处继续执行4. 数据传输指令数据传输指令用于在寄存器和存储器之间传输数据，如lw（从存储器中加载数据）和sw（将数据存储到存储器中）等。
示例：lw $t0, 0($s1) # 从地址$s1+0处加载数据，并保存到$t0中三、MIPS汇编语言的特点与优势1. 简洁性MIPS汇编语言指令集相对较为简单，指令数目较少，易于理解和学习。
mips实验报告
mips实验报告MIPS实验报告引言：计算机体系结构是计算机科学中的重要研究领域，而MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）是一种经典的RISC（Reduced Instruction Set Computer）体系结构。
本实验报告将介绍我对MIPS实验的理解和实践，包括MIPS指令集的基本特点、实验环境的搭建、以及在MIPS架构下编写和运行程序的过程。
一、MIPS指令集的基本特点MIPS指令集是一种精简的指令集，其特点主要包括以下几点：1. 定长指令格式：MIPS指令采用32位定长指令格式，使得指令解码和执行过程更加高效。
2. 延迟槽：MIPS指令集中的延迟槽是指在分支指令后的一条指令，它总是会被执行，无论分支是否发生。
这种设计可以提高指令流水线的效率。
3. 五种指令格式：MIPS指令集包括R格式、I格式、J格式、COP0格式和COP1格式，分别用于处理寄存器相关操作、立即数操作、跳转操作、协处理器0操作和协处理器1操作。
4. 寄存器：MIPS体系结构中有32个通用寄存器，可以进行高速数据传递和操作。
二、实验环境的搭建为了进行MIPS实验，我们需要搭建相应的实验环境。
在本次实验中，我选择使用MARS（MIPS Assembler and Runtime Simulator）作为MIPS实验的模拟器。
MARS提供了一个图形化界面，可以方便地进行MIPS程序的编写、调试和运行。
搭建实验环境的步骤如下：1. 下载和安装MARS：从MARS官方网站上下载最新版本的MARS软件，并按照提示进行安装。
2. 配置MARS：打开MARS软件后，点击“Settings”菜单，选择“MIPS Assembler”选项卡。
在这里，我们可以设置MIPS汇编程序的语言类型、字符集和显示格式等。
3. 编写MIPS程序：在MARS的编辑器中，我们可以编写MIPS程序。
01-MIPS指令手册
2、寄存器／寄存器传送： move: 通常用跟$zero 寄存器的 or 来实现，或者用 addu。 movf, movt, movn, movz: 条件传送。
3、常数加载： dla、la: 用来加载程序中某些带标号的位置或者变量的地址的宏指令； dli、li: 装入立即数常数，这是一个宏指令； lui: 把立即数加载到寄存器高位。
(sign-extend)immediate] <- rt ；
=$1
rt=$1,rs=$2
00010
beq
rs rt immediate
0
00010 bne 1 rs rt immediate
00101
slti
rs rt immediate
0
00101 sltiu 1 rs rt immediate
sll、srl、sra：移位。
5、条件设置指令： slt、slti、sltiu、sltu、seq、sge、sle、sne：条件设置。
6、整数乘法、除法和求余数： div、mul、rem 等等。
7、整数乘加（累加）： mad 等。
8、加载和存储： lb、ld、ldl、ldr、sdl、sdr、lh、lhu、ll、sc、pref、sb 等操作。
srl $1,$2,10 $1=$2>>10 中 rt=$2, rd=$1
00000 0000
sra
rt
00
rd
sham 00001
t1
sra $1,$2,10 $1=$2>>10
rd <- rt >> shamt ；(arithmetic) 注 意符号位保留 其中 rt=$2, rd=$1
00000
mips fpu指令
mips fpu指令
在MIPS架构中，浮点运算通常使用FPU（浮点单元）进行。
MIPS架构支持各种浮点指令，包括加法、减法、乘法、除法、平方根、三角函数等等。
这些指令通常在浮点寄存器之间进行操作，或者在浮点寄存器与整数寄存器之间进行操作。
具体来说，MIPS架构中的浮点指令包括以下几种类型：
1. 算术指令：用于执行加法、减法、乘法和除法等运算，如`add.d`、`sub.d`、`mul.d`、`div.d`等。
2. 移动指令：用于将数据从浮点寄存器移动到另一个浮点寄存器，或者从浮点寄存器移动到整数寄存器，如`mov.d`等。
3. 比较指令：用于比较两个浮点数的大小关系，如`c.lt.d`、`c.le.d`等。
4. 特殊函数指令：用于执行一些特殊的函数运算，如平方根、三角函数等，如`sqrt.d`、`sin.d`等。
这些指令的使用通常需要配合相应的操作数，操作数可以是浮点寄存器、整数寄存器或者立即数。
使用这些指令时，需要根据具体的需求选择合适的指令和操作数。
计算机组成的一些总结（9）MIPS指令简介
计算机组成的⼀些总结（9）MIPS指令简介MIPS指令简介MIPS指令的基本格式分为三种：R型、I型和J型。
R型（Register）指的是寄存器型，I型（Immediate）指的是⽴即数型，J型（Jump）指的是⽆条件转移型。
指令格式位R型的运算指令 R型指令格式包含6个域，最⾼位的opcode域，是6个⽐特，最低位的funct域也是6个⽐特，中间rs、rt、rd、shamt均为5个⽐特。
opcode⽤于指定指令的类型，对于所有R型指令，该域的值均为0，但这并不是说明R型指令只有⼀种，它还需要⽤funct 域来更为精确的指定指令的类型，所以说对于R型指令，实际上⼀共有12个⽐特操作码。
rs Source Register 通常⽤于指定第⼀个源操作数所在的寄存器编号 rt Target Register 通常⽤于指定第⼆个源操作数所在的寄存器编号 rd Destination Register 通常⽤于指定⽬的操作数（保存运算结果）的寄存器编号 5-bit的域可表⽰0~31，对应32个通⽤寄存器 shamt shift amount ⽤于指定移位指令进⾏移位操作的位数，对于⾮移位指令，该域设为0。
opcode rs rt rd shamt funct6-bit5-bit5-bit5-bit5-bit6-bitR型指令I型指令的格式 R型指令只有⼀个5-bit域（移位域）表⽰⽴即数，范围为0~31opcode rs rt immediate6-bit5-bit5-bit16-bitI型指令 opcode⽤于指定指令的操作类型（但没有funct 域） rs Source Register 通常⽤于指定第⼀个源操作数所在的寄存器编号 rt Target Register 指定⽤于⽬的操作数（保存运算结果）的寄存器编号，对于某些指令指定第⼆个源操作数所在的寄存器编号 immediate 16-bit的⽴即数，可以表⽰2^16个不同数值 对于访存指令（需要⼀个寄存器，加上⼀个⽴即数来指⽰⼀个内存单元，这个⽴即数就是访存地址的偏移量），如 lw rt, imm (rs),通常可以满⾜访存地址偏移量的需求（-32768~+32767） 对于运算指令，如addi rt , rs , imm ⽆法满⾜全部需求，但⼤多数时候可以满⾜要求。
mips基础指令
mips基础指令【最新版】目录1.MIPS 简介2.MIPS 基础指令的分类3.MIPS 基础指令的寻址方式4.MIPS 基础指令的示例与解释正文MIPS(Machine Independent Programming System) 是一种基于RISC(Reduced Instruction Set Computer) 架构的处理器指令集。
与CISC(Complex Instruction Set Computer) 架构相比，RISC 架构的特点是指令集简单、每个指令执行的时间固定、且大部分指令可以在一条时钟周期内完成。
MIPS 基础指令包括以下几类:1.移动指令：将数据从一个寄存器移动到另一个寄存器或者内存地址中。
2.算术指令：包括加法、减法、乘法和除法等基本算术运算。
3.逻辑指令：包括位运算和逻辑运算。
4.跳转指令：用于改变程序的执行流程，包括条件跳转和无条件跳转两种。
5.调用和返回指令：用于实现子程序的调用和返回。
MIPS 基础指令的寻址方式包括以下几种:1.寄存器寻址：直接使用寄存器中的地址。
2.立即数寻址：直接使用指令中的立即数。
3.内存寻址：使用内存地址作为操作数的来源。
4.相对寻址：使用寄存器中的地址与指令中的偏移量相加得到操作数的地址。
5.基址寻址：使用基址寄存器中的地址与指令中的偏移量相加得到操作数的地址。
6.索引寻址：使用寄存器中的地址与指令中的索引值相加得到操作数的地址。
以下是一些 MIPS 基础指令的示例与解释:1.移动指令：将寄存器$t0 中的数据移动到寄存器$t1 中。
指令:move $t1, $t02.算术指令：将寄存器$t0 中的数据加上寄存器$t1 中的数据，并将结果存储在寄存器$t2 中。
指令:add $t2, $t0, $t13.逻辑指令：将寄存器$t0 中的数据与寄存器$t1 中的数据进行按位与运算，并将结果存储在寄存器$t2 中。
指令:and $t2, $t0, $t14.跳转指令：如果寄存器$t0 中的值为 0，则跳转到地址 0x1000 处执行指令;否则继续执行下一条指令。
mips 指令格式及功能
mips 指令格式及功能
op表示操作码，6位；rs、rt、rd表示三个寄存器的编号，各5位；shamt表示移位量，5位；funct表示功能码，6位。
R型指令主要用于寄存器之间的数据传输和算术逻辑运算。
I型指令格式为：op rs rt immediate
op表示操作码，6位；rs、rt表示两个寄存器的编号，各5位；immediate表示立即数，16位。
I型指令主要用于数据传输、算术逻辑运算和分支跳转。
J型指令格式为：op address
op表示操作码，6位；address表示跳转目标地址，26位。
J型指令主要用于无条件跳转。
MIPS指令的功能主要包括数据传输、算术逻辑运算、分支跳转、无条件跳转和访存等。
数据传输指令包括load指令和store指令，用于将数据从内存读入寄存器或将数据从寄存器写入内存。
算术逻辑运算指令包括add、sub、and、or、sll、srl等指令，用于进行加减乘除、与或非、移位等运算。
分支跳转指令包括beq、bne、bltz、bgtz等指令，用于根据条件进行跳转。
无条件跳转指令包括j、jal等指令，用于无条件跳转到目标地址。
访存指令包括lw、sw等指令，用于读取或写入内存中的数据。
以上是MIPS指令格式及功能的基本介绍。
在实际应用中，MIPS 指令可以通过组合使用实现各种复杂的计算和控制操作。
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MIPS基本指令和寻址方式:MIPS是典型的RISC处理器，采用32位定长指令字，操作码字段也是固定长度，没有专门的寻址方式字段，由指令格式确定各操作数的寻址方式。
MIPS指令格式一般有三种格式：R-型指令格式I-型指令格式J理指令格式R_Type指指指指31 265bit 6bit OP：操作码rs：第一个源操作数寄存器rt: 第二个源操作数寄存器(单目原数据)rd: 结果寄存器shamt :移位指令的位移量func:指令的具体操作类型特点：R-型指令是RR型指令，其操作码0P字段是特定的000000”，具体操作类型由字段给定。
例如：func= 100000"时，表示加法"运算。
R[rd] —R[rs] + R[rt]I_Type 指指指指5bit 5bit 16bit 特点：I-型指令是立即数型指令双目运算：R[rt] R[rs] (OP) SignExt(imm16)Load指令：funcAddr J R[rs] + SignExt(imm16) M[Addr] J R[rt]J _Type 指令格式3126 256bit特点：J-型指令主要是无条件跳转指令， 将当前PC 的高4位拼上26位立即数，后补两个“ 0”, 作为跳转目标地址。
R 型指令：定点运算： add / addu ， sub / subu , sra ， mult/multu ， div/divu逻辑运算：and / or / nor ， sll / srl比较分支：beq / bne / slt / sltu跳转指令： jrI 型指令：定点运算： addi / addiu逻辑运算：andi / ori比较分支：slti / sltiu数据传送： lw / sw/ lhu / sh / lbu / sb / luiJ 型指令：j / jalAddr J R[rs] + SignExt(imm16) R[rt] J M[Addr]Store 指令：计算数据地址（立即数要进行符号扩展） 从存储器中取出数据，装入到寄存器中设计模块划分，教学安排1、MIPS格式指令系统设计2、指令存储器设计3、寄存器堆设计4、ALU设计---- 基本算术、逻辑单元的设计32位超前进位加法器的设计32位桶式移位寄存器的设计5、取指令部件的设计6、立即数处理单元设计7、单周期处理器设计一一R型指令的数据通路设计I型指令的数据通路设计Load/Store指令的数据通路设计分支指令/转移指令的数据通路设计综合12条指令的完整数据通路设计8、ALU控制单元设计9、主控制单元的设计10、单周期处理器总体验证11、异常和中断处理及其电路实现12、带有异常和中断处理功能的处理器的设计设计示例1指令存储器设计1指令存储器模块定义：指令存储器用于存放 CPU 运算的程序指令和数据等，采用单端口存储器设计，设计最 大为64个存储单元，每个存储单元数据宽度为32bit 。
下图为指令存储器的模块框图。
module ExtMemExtMem Adr ExtMem RD ExtMem CLK图1模块框图序号 接口信号名称方向（I/O ）说明备注1 ExtMem_CLK I 存储器工作时钟，频率为50Mhz2 ExtMem_CS n I 存储器片选信号，低有效3 ExtMem_Adr [5:0] I 存储器地址线最大64个单兀4 ExtMem_WR n I 存储器写信号，低有效5 ExtMem_RD n I 存储器读信号，低有效6 ExtMem_Din [31:0] I 存储器输入数据线7 ExtMem_Dout [31:0]O存储器输出数据线8Vcc电源9Gnd地线ExtMem CS ExtMem Dout ExtMem WR ExtMem DinExtMem_CLK ExtMem_CS ExtMem_WR ExtMem_RD ExtMem_Adr ExtMem_Din图2存储器接口读时序框图reg [31:0] Memory [0: 63]; //---存储器写操作always @( posedgeExtMem )beginif (~ExtMem_CS end& ~ExtMem_WR )Memory[ExtMem_Adr]<= ExtMem_Di n;//---存储器读操作方式 1 always @( posedge ExtMem )beginExtMem_CLK ExtMem_CS ExtMem_WRExtMem_RD ExtMem_Adr ExtMem_Dout/Valid ) \/Valid\\图3存储器接口写时序框图ExtMem_CLK ExtMem_CS ExtMem_WR ExtMem_RD ExtMem_Adr ExtMem_Din ExtMem_DoutValidValid--------------- (Valid ' --------- ---------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------- ■, Valid图4存储器接口读写时序框图2、设计电路源代码 Module ExtMem ( in putin put in put in put in put in put output ExtMem_CLK,ExtMem_CS, [5:0] ExtMem_Adr, ExtMem_WR, ExtMem_RD, [31:0] ExtMem_D in, [31:0] ExtMem_Dout )if (~ExtMem_CS & ~ExtMem_RD ) ExtMem_Dout<= Memory[ExtMem_Adr];end//--- 存储器读操作方式 2always @( * )beginif (~ExtMem_CS & ~ExtMem_RD ) ExtMem_Dout<= Memory[ExtMem_Adr];endendmodule问题讨论：// ----- 方式1 与方式2 的区别？// ----- altera 公司的FPGA 芯片，使用其内部存储器IP 必须采用方式1 设计// ----- xilinx 公司的FPGA 芯片，使用其内部存储器IP 可以采用方式1或方式2 设计3、指令存储器初始化值设计在仿真环境下，在设计电路中添加如下初始化存储器值电路：initialbegin#0 Memory[6'h0]<=32'h10; Memory[1]=32'h11; Memory[2]=32'h12;Memory[63]=32'h63;end问题讨论：在硬件设计实现方式下，如何给存储器付初值？4、设计电路仿真所设计的指令存储器模块电路，采用Active-HDL 8.1ver 仿真器工具进行了设计仿真验证，验证结果表明存储器功能以及接口时序完全正确，如下是仿真验证的波形图。
附件 1 是仿真激励源代码。
图5存储器电路读写仿真波形图5、存在问题及解决方式方法，设计讨论等XXXXXXXXXYYYYZZZZZZZZZZZ附件1：// -------------------------------------------------------- ////Desc:// -------------------------------------------------------- ////'timescale 10ps/10psmodule ExtMem_testbench ( );//--- 测试信号定义reg fpga_clk, mem_cs, mem_wr, men_rd;reg [5:0] mem_addr;reg [31:0] mem_din;wire [31:0] mem_dout;//---存储器模块实例化调用ExtMem mem_inst( .ExtMem_CLK(fpga_clk),.ExtMem_CS(mem_cs),.ExtMem_Adr(mem_addr),.ExtMem_WR(mem_wr),.ExtMem_RD(men_rd),.ExtMem_Din(mem_din), .ExtMem_Dout(mem_dout) );// ------------------------------always #50 fpga_clk<= ~fpga_clk;initialbegin#0 fpga_clk=1'h0; mem_cs=1'h1; mem_wr=1'h1; men_rd=1'h1; mem_addr=6'h00; mem_din=32'h00;end initialbegin#510 mem_cs=1'h0; mem_wr=1'h0; mem_addr=6'h01; mem_din=32'h01;#100 mem_addr=6'h02; mem_din=32'h02;#100 mem_cs=1'h1; mem_wr=1'h1;#100 mem_addr=6'h03; mem_din=32'h03;#100 mem_cs=1'h0; mem_wr=1'h0;#100 mem_cs=1'h1; mem_wr=1'h1; mem_addr=6'h04; mem_din=32'h04;#200 mem_cs=1'h0; men_rd=1'h0; mem_addr=6'h02; mem_din=32'hzz;#100 mem_addr=6'h03;#100 mem_cs=1'h1; men_rd=1'h1;#200 mem_cs=1'h0; men_rd=1'h0; mem_addr=6'h01;#200 mem_cs=1'h1; men_rd=1'h1;#100 mem_addr=6'hzz;end// --------------------------------------------------- //endmodule。