MIPS32指令集(多来源_格式整齐)

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【SoCVista】MIPS32指令集

IF IF
PC = PC31:28 :: ADDR28 RA = PC + 8; PC = PC31:28 :: ADDR28 RD = PC + 8; PC = RS PC = RS LOAD AND STORE OPERATIONS
RT ≠ 0, RD = RS RT = 0, RD = RS
RD, RS RS
READING THE CYCLE COUNT REGISTER FROM C unsigned mips_cycle_counter_read() { unsigned cc; asm volatile("mfc0 %0, $9" : "=r" (cc)); return (cc << 1); }
SP+S-1:P
JUMPS AND BRANCHES (NOTE: ONE DELAY SLOT) B BAL BEQ BEQZ BGEZ
OFF18 OFF18
PC += OFF18± RA = PC + 8, PC += OFF18±
IF IF IF
DESTINATION REGISTER SOURCE OPERAND REGISTERS RETURN ADDRESS REGISTER (R31) PROGRAM COUNTER 64-BIT ACCUMULATOR ACCUMULATOR LOW (ACC31:0) AND HIGH (ACC 63:32) PARTS SIGNED OPERAND OR SIGN EXTENSION UNSIGNED OPERAND OR ZERO EXTENSION CONCATENATION OF BIT FIELDS MIPS32 RELEASE 2 INSTRUCTION ASSEMBLER PSEUDO-INSTRUCTION

计算机设计与实践——MIPS基本指令

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-型指令格式R _Type 指指指指262116116316bit6bit5bit5bit5bit5bitOP ：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OP 字段是特定的“000000”，具体操作类型由func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2621163115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：Addr ← R[rs] + SignExt(imm16) 计算数据地址 (立即数要进行符号扩展) R[rt] ← M[Addr] 从存储器中取出数据，装入到寄存器中Store 指令：Addr ← R[rs] + SignExt(imm16) M[Addr] ← R[rt]J _Type 指令格式26316bit26bit25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。

j L //goto L 指指指指指指指指指jal L //$ra 指PC+4;goto L 指指指指指指指指指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 / jal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——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 。

mips32指令格式 -回复

mips32指令格式-回复MIPS32指令格式MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）是一个经典的计算机处理器架构。

MIPS32是其中最常用的版本之一，它定义了一组指令格式，用于控制和执行硬件上的操作。

本文将深入探讨MIPS32指令格式，并一步一步回答以下问题。

1. 什么是指令格式？指令格式是一种特定的编码结构，用于表示计算机指令中的不同部分。

它描述了指令的操作码（Opcode）以及操作数的位置和类型。

指令格式使得处理器能够正确地解码和执行指令。

2. MIPS32指令格式有哪些不同的类型？MIPS32指令格式包含了多个不同类型的指令，其中包括：- R型指令：用于寄存器之间的操作。

该指令有固定的格式，包括操作码、源寄存器和目标寄存器等字段。

- I型指令：用于立即数操作。

该指令的格式包括操作码、源寄存器和立即数等字段。

- J型指令：用于无条件跳转。

该指令的格式只有操作码和目标地址两个字段。

3. R型指令的格式是怎样的？R型指令是MIPS32指令格式中最常见的一种类型。

它由6个字段组成，包括操作码、源寄存器1、源寄存器2、目标寄存器、移位量和功能码。

其中，操作码字段表示指令的类型，源寄存器1和源寄存器2字段表示需要进行操作的两个寄存器，目标寄存器字段用于存储结果，移位量字段用于指定移位操作的位数，而功能码字段则用于指定具体的操作类型。

例如，R型指令的格式可以表示为：Opcode Source_Reg1 Source_Reg2 Target_Reg Shift_Amount Function_Code4. I型指令的格式是怎样的？I型指令用于包含一个立即数的操作，通常用于加载常数、分支和存储等操作。

它由6个字段组成，包括操作码、源寄存器、目标寄存器、立即数和目的地址。

其中，操作码字段表示指令的类型，源寄存器和目标寄存器字段分别表示源操作数和存储结果的寄存器，立即数字段用于指定操作数的值或偏移量，目的地址字段用于存储跳转的目标地址。

mips32指令格式 -回复

mips32指令格式-回复MIPS32指令格式是一种基于RISC（精简指令集计算机）架构的指令集体系结构。

MIPS是Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages 的缩写，是Stanford大学计算机系统实验室在20世纪80年代开发的一种指令集架构。

MIPS32指令格式采用固定长度的32位二进制表示，可以分为六种不同的指令格式：R型、I型、J型、Pseudo型、FP型和Coprocessor型。

每种指令格式都有不同的编码规则和操作码字段，下面我们将一步一步地回答关于MIPS32指令格式的相关问题。

1. 什么是MIPS32指令格式？MIPS32指令格式是一种用于MIPS架构的指令集格式。

它定义了用于执行的指令的二进制表示形式，其中每个指令都以固定的长度（32位）来表示。

这种格式简化了指令的解码和执行，提高了计算机的性能。

2. 有哪些MIPS32指令格式？MIPS32指令格式可分为六种类型：R型、I型、J型、Pseudo型、FP型和Coprocessor型。

每种类型的指令具有不同的编码规则和操作码字段。

- R型指令格式主要用于寄存器之间的操作，例如加法、减法、逻辑运算等。

- I型指令格式用于常量操作和数据传输，例如加载立即数、存储数据等。

- J型指令格式用于跳转指令，例如无条件跳转、分支跳转等。

- Pseudo型指令格式是MIPS指令集的补充，提供了一些方便的编码形式，但并不是真正的硬件支持指令。

- FP型指令格式是用于浮点运算指令的特殊格式。

- Coprocessor型指令格式用于处理器的协处理器指令。

3. R型指令格式的编码规则是什么？R型指令格式使用6个位字段来表示操作码和寄存器操作数。

其中，6位的操作码字段用于指定具体的操作，5位的寄存器字段用于指定寄存器的编号。

除了这些字段外，R型指令格式还包括3个用于指定目标寄存器、源寄存器和移位量的字段。

自-MIPS32指令集(多来源格式整齐)

MIPS32指令集MIPS指令可以分成以下各类：空操作no-op;寄存器／寄存器传输：用得很广，包括条件传输在内；常数加载：作为数值和地址的整型立即数；算术／逻辑指令；整数乘法、除法和求余数；整数乘加；加载和存储；跳转、子程序调用和分支；断点和自陷；CP0功能：CPU控制指令浮点；用户态的受限访问：rdhwr和synci注：64位版本开头以“d”表示，无符号数以“u”结尾，立即数通常以“i”结尾，字节操作以“b”结尾，双字操作以“d”结尾，字操作以“w”结尾1、空操作：nop:相当于sll zero,zero,o，ssnop: equals sll zero,zero,1.这个指令不得与其它指令同时发送，这样就保证了其运行要花费至少一个时钟周期。

这在简单的流水线的CPU上无关紧要，但在复杂些的实现上对于实现强制的延时很有用。

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。

4、算术／逻辑运算：add、addi、dadd、daddi、addu、addiu、daddu、daddiu、dsub、sub、subu：加法指令和减法指令；abs，dabs：绝对值；dneg、neg、negu：取相反数；and、andi、or、ori、xor、nor：逐位逻辑操作指令；drol、rol、ror：循环移位指令；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。

32位MIPS处理器说明

32位MIPS处理器说明一、实验目的熟悉现代处理器的基本工作原理；掌握单周期和流水线处理器的设计方法。

二、实验原理及实验内容该32位MIPS处理器主要需要设计ALU、单周期、流水线。

下面分别讲述这三个部分的设计原理及实验内容。

1.ALUALU即算数逻辑单元，要求设计一个32位的ALU，实现基本的算术、逻辑、关系、位与移位运算。

输入32bit的A和B作为操作数，5bit的控制输入ALUFun和一位控制输入Sign，输出32bit的结果Z。

其功能表如下图所示：根据功能表和要求，我们在顶层模块中设计了32bit输入ALUSrc1和ALUSrc2,以及5bit控制ALUFunc，1bit控制Sign，32bit输出ALUOut。

设计了四个主要模块：ALU_ADD_SUB，ALU_CMP，ALU_Logic，ALU_Shift，并根据ALUFunc的值来确定使用的模块。

设计框图思路如下：（1）ALU_ADD_SUB这部分是ALU设计中最重要的一部分。

采用了8位超前进位级联，用与门来实现32位全加器。

减法由加法实现，在运算的开始由ALUFunc判断进行的是加法还是减法，如果是加法则直接将两个操作数输入全加器，最低进位为0，如果是减法则取ALUSrc2的反码之后再做加法运算，最低进位是1。

需要注意的是运算结束之后需要判断结果是否为0（这个在branch指令中尤为重要），是否为负数，还有是否溢出。

是否为溢出还需要检查控制符号，如果控制符号为有效（即有符号计算）则两正数相加得负或两负数相加得正则溢出，溢出则结果符号位反了，再进而判断是否为负。

若为无符号运算，加法结果溢出则最高进位为1，且结果不为负；减法结果溢出等价于结果为负，即最高进位为0。

而结果为0等价于全部位都取0。

（2）ALU_Shift移位运算分别有逻辑左移，逻辑右移，算术右移三种情况。

首先判断是逻辑移位还是算术移位来决定填充0还是填充逻辑位。

之后采取先将操作数根据左移还是右移的判断做出32位扩充，再根据shamt从最高位到最低位判断是否为0来决定取那几位操作数，最后得到移位的结果。

mips32指令格式 -回复

mips32指令格式-回复MIPS32指令格式是基于RISC (Reduced Instruction Set Computer) 架构设计的一种指令格式，是计算机指令的一种规范。

MIPS32指令格式的设计目标是使处理器能够以高效率执行指令，提高计算机的性能。

本文将一步一步回答关于MIPS32指令格式的各种问题。

一、MIPS指令格式的基本概念1. 什么是指令格式？指令格式是指计算机指令在存储器中的存储方式和排列形式。

它规定了指令的长度以及指令中各部分的含义和排布方式。

2. 为什么需要MIPS指令格式？MIPS指令格式是RISC架构中的一种重要设计，其目的是简化指令的执行，提高计算机的性能。

RISC架构将指令长度保持固定，并且将指令按功能分为不同类型，使得计算机能够通过简单的硬件电路实现高效的指令执行。

二、MIPS指令格式的基本组成MIPS32指令格式主要由指令操作码（Opcode）、源寄存器（rs）、目标寄存器（rd）、立即数/其他寄存器（rt）等部分组成。

1. 什么是指令操作码？指令操作码是指令的标识符，用于指定指令的类型和功能。

每条指令的操作码唯一确定了该条指令的功能。

2. 什么是源寄存器和目标寄存器？源寄存器是指指令中用作操作数的寄存器，通过源寄存器可以读取寄存器中的数据。

目标寄存器是指指令中的结果存放的寄存器，通过目标寄存器可以存储指令的结果。

3. 什么是立即数/其他寄存器？立即数是指指令中的一个常数或者字面量，用于进行一些特定的操作。

其他寄存器是指在某些指令中用于指定其他寄存器的寄存器。

三、不同类型的指令格式MIPS32指令格式根据指令的功能和操作类型，可以分为R型、I型和J 型等不同类型。

1. 什么是R型指令？R型指令是指寄存器指令，这类指令主要用于对寄存器进行操作。

R型指令的指令格式为：Opcode rs rt rd shamt funct。

2. 什么是I型指令？I型指令是指立即数指令，这类指令主要用于对立即数进行操作。

mips32指令格式 -回复

mips32指令格式-回复MIPS32指令格式是一种特定的指令集架构（Instruction Set Architecture，ISA），用于描述在MIPS处理器上执行的机器指令的格式和语义。

MIPS32架构是由斯坦福大学在20世纪80年代初期开发的，现在仍然被广泛地应用于各种嵌入式系统和计算机体系结构。

MIPS32指令格式可以被分为几个部分：指令类型字段、寄存器描述符字段和立即数字段。

在本文中，我将一步一步地解释MIPS32指令格式的各个部分，并介绍这些部分如何组合形成不同类型的指令。

首先，让我们来了解一下指令类型字段。

指令类型字段用于表示指令的类型，例如算术指令、逻辑指令、分支指令等。

MIPS32架构定义了6种主要的指令类型：R型、I型、J型、COP0型、COP1型和COP2型。

其中，R型指令用于执行寄存器之间的算术和逻辑操作，I型指令用于在寄存器和立即数之间执行运算，J型指令用于无条件跳转到指令的内存地址，COP0型、COP1型和COP2型指令用于处理器控制和协处理器操作。

接着，让我们来看一下寄存器描述符字段。

寄存器描述符字段用于指定指令中所使用的寄存器。

MIPS32架构定义了32个通用寄存器（0 - 31），这些寄存器可用于存储数据和地址。

在指令中，寄存器描述符字段使用5位表示，因此最多可以有32个不同的寄存器操作数。

最后，让我们来研究一下立即数字段。

立即数字段用于指定一个立即数操作数。

立即数是一个常量值，可用于算术和逻辑操作等。

在MIPS32指令格式中，立即数字段使用16位表示，因此最大可以表示的立即数值是65535。

根据MIPS32指令格式的这三个部分，我们可以生成不同类型的指令。

例如，考虑以下指令：1. ADD t0, s1, s2这是一个R型指令，用于将寄存器s1和s2中的值相加，并将结果存储在t0中。

在这个指令中，指令类型字段为"000000"，寄存器描述符字段为"s1", "s2"和"t0"，立即数字段为空。

mips指令长度

mips指令长度MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipelined Stages）是一种精简指令集计算机（RISC）架构，在各种应用领域广泛使用。

MIPS指令集的设计以简洁和高效执行为目标，因此其指令长度也相对较短，一般为32位。

本文将探讨MIPS指令长度的相关内容。

首先，MIPS指令用32位二进制数表示，其中包含了操作码（opcode）、源操作数（source operands）、目标操作数（destination operand）和操作数扩展字段（immediate field）等信息。

具体的指令格式如下：```31 26 25 21 20 16 15 0┌──────────┬─────┬────┬───────┬──────────────────────────────────┐│ Opcode │ Rs │ Rt │ Rd │ immediate / address │└──────────┴─────┴────┴───────┴──────────────────────────────────┘```其中，Opcode字段表示指令的类型和操作，占6位。

Rs（源寄存器）和Rt（目标寄存器）字段分别指定了操作的两个操作数来源，每个字段占5位。

Rd（目标寄存器）字段指定了操作结果的存储位置，占5位。

Immediate字段用于存储立即数或地址，占16位。

根据MIPS指令集架构的设计原则，指令长度一般为32位，这是因为32位的指令长度能够满足大多数指令的需求，同时保持指令处理的高效性。

相比之下，较长的指令长度将导致更高的存储和带宽需求，降低了指令处理的效率；而较短的指令长度则可能限制指令的表达能力。

因此，32位的指令长度是在性能和复杂度之间找到的平衡点。

此外，MIPS还采用了三个寄存器作为指令执行的操作数，分别为源操作数寄存器Rs、目标操作数寄存器Rt和存储结果寄存器Rd。

(完整word版)MIPS 指令集

00000
000100
sllv $1,$2,$3
$1=$2<<$3
rdrt << rs；其中rs＝$3，rt=$2, rd=$1
srlv
000000
rs
rt
rd
00000
000110
srlv $1,$2,$3
$1=$2>>$3
rdrt >> rs；(logical)其中rs＝$3，rt=$2, rd=$1
if($2<10)
$1=1 else
$1=0
if (rs<(zero-extend)immediate) rt=1 else rt=0；其中rs＝$2，rt=$1
J-type
op
address
j
000010
address
j 10000
goto 10000
PC(PC+4)[31..28],address,0,0；address=10000/4
andi $1,$2,10
$1=$2 | 10
rtrs | (zero-extend)immediate；其中rt=$1,rs=$2
xori
001110
rs
rt
immediate
andi $1,$2,10
$1=$2 ^ 10
rtrs xor (zero-extend)immediate；其中rt=$1,rs=$2
or
000000
rs
rt
rd
00000
100101
or $1,$2,$3
$1=$2 | $3
rdrs | rt；其中rs＝$2，rt=$3, rd=$1

mips扩展指令32条课程设计

mips扩展指令32条课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握MIPS架构中扩展指令集的基本概念，包括32条扩展指令的功能和用途；2. 学会解读和编写包含扩展指令的MIPS汇编程序；3. 了解扩展指令在优化程序性能方面的作用及适用场景。

技能目标：1. 能够正确运用32条扩展指令编写MIPS汇编程序，提高代码执行效率；2. 能够分析并解释扩展指令对程序性能的影响，进行简单的性能优化；3. 培养学生的编程实践能力，提高问题解决技巧。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机硬件及汇编语言的兴趣，激发学习积极性；2. 培养学生的团队合作意识，提高沟通与协作能力；3. 增强学生面对复杂问题的耐心和毅力，培养良好的学习习惯。

课程性质分析：本课程为计算机科学与技术专业课程，旨在帮助学生深入理解MIPS架构及其汇编语言编程，提高编程实践能力。

学生特点分析：学生已具备一定的计算机硬件基础和汇编语言知识，具有一定的编程能力，但对扩展指令集的了解有限。

教学要求：结合学生特点，通过讲解、实践和案例分析等教学手段，使学生掌握MIPS扩展指令集的相关知识，提高编程实践能力和问题解决技巧。

将目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。

二、教学内容1. MIPS扩展指令集概述- 指令集概念与分类- 扩展指令集的作用及意义2. MIPS扩展指令集详细介绍- 算术运算类指令- 逻辑运算类指令- 分支跳转类指令- 数据访问类指令3. 案例分析与编程实践- 分析典型程序案例，讲解扩展指令的应用- 编写包含扩展指令的汇编程序，进行性能优化4. 教学进度的安排- 第一周：MIPS扩展指令集概述及算术运算类指令学习- 第二周：逻辑运算类指令和分支跳转类指令学习- 第三周：数据访问类指令学习及案例分析- 第四周：编程实践与性能优化教学内容参考教材章节：- 教材第3章：MIPS汇编语言基础- 教材第4章：MIPS指令集及其扩展指令集- 教材第5章：MIPS汇编程序设计实例教学内容科学性和系统性：本教学内容涵盖了MIPS扩展指令集的基础知识、应用案例和实践环节，旨在帮助学生全面掌握扩展指令集的使用方法和编程技巧，提高程序性能优化能力。

mips32指令格式 -回复

mips32指令格式-回复MIPS，即Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages（没有内部互锁流水线级别的微处理器），是一种精简指令集（RISC）体系结构。

MIPS指令格式是指MIPS32指令集中指令的结构和编码规则。

本文将详细介绍MIPS32指令格式，并逐步回答相关问题。

一、MIPS32指令格式概述MIPS32指令格式包括六种基本类型：R类型、I类型、J类型、JAL类型、B类型和Pseudo类型。

每种类型都有其特定的编码格式和使用规则。

1.R类型指令格式R类型指令主要用于寄存器间的操作，如加法、减法和逻辑运算等。

其指令格式如下所示：[opcode] [rs] [rt] [rd] [shamt] [funct]其中，opcode代表操作码，rs代表源寄存器1的编号，rt代表源寄存器2的编号，rd代表目标寄存器的编号，shamt代表位移量，funct代表功能码。

2.I类型指令格式I类型指令主要用于寄存器和立即数之间的操作，如加载、存储和分支等。

其指令格式如下所示：[opcode] [rs] [rt] [immediate]其中，opcode代表操作码，rs代表源寄存器的编号，rt代表目标寄存器的编号，immediate代表立即数。

3.J类型指令格式J类型指令主要用于无条件跳转。

其指令格式如下所示：[opcode] [address]其中，opcode代表操作码，address代表目标地址。

4.JAL类型指令格式JAL类型指令用于有返回地址的跳转。

其指令格式如下所示：[opcode] [address]其中，opcode代表操作码，address代表目标地址。

5.B类型指令格式B类型指令用于条件分支。

其指令格式如下所示：[opcode] [rs] [rt] [offset]其中，opcode代表操作码，rs代表源寄存器1的编号，rt代表源寄存器2的编号，offset代表偏移量。

mips32指令格式 -回复

mips32指令格式-回复MIPS32指令格式是一种在计算机体系结构中常用的指令格式。

它是一种精简指令集（RISC）架构的指令格式，在许多嵌入式系统和高性能计算中广泛使用。

本文将一步一步回答关于MIPS32指令格式的各种问题，介绍其组成和用途。

第一步，我们需要了解MIPS32指令格式的基本组成。

MIPS32指令由不同的字段组成，这些字段包含了指令的操作码、寄存器操作数和立即数。

MIPS32指令格式通常分为三种：R格式、I格式和J格式。

R格式是MIPS32指令格式中最常用的格式，它用于操作寄存器之间的算术和逻辑运算。

R格式指令由6个字段组成，分别是操作码（opcode）、源寄存器1（rs）、源寄存器2（rt）、目标寄存器（rd）、位移量（shamt）和函数码（funct）。

操作码字段用于指示执行的操作类型，而函数码字段则进一步确定具体的操作。

I格式常用于加载或存储操作数，或对寄存器进行立即数运算。

I格式指令由6个字段组成，操作码（opcode）、源寄存器（rs）、目标寄存器或基址寄存器（rt）、立即数或偏移量（immediate）。

立即数字段用于存储常数值或偏移量，它可以是有符号或无符号数。

J格式主要用于无条件跳转和函数调用。

J格式指令由两个字段组成，操作码（opcode）和目标地址（address）。

目标地址用于指示跳转或调用的目标位置。

第二步，我们需要了解MIPS32指令格式如何在实际应用中使用。

MIPS32指令格式可用于实现各种计算任务，包括算术运算、逻辑运算、控制流程和存储器访问等。

在高级编程语言中编写的程序可以通过编译器将其转换为MIPS32指令，然后在MIPS架构的处理器上执行。

使用MIPS32指令格式编写的程序可以通过加载和存储指令访问内存中的数据，使用算术和逻辑指令进行计算，以及根据条件执行不同的操作。

这使得它非常适合于嵌入式系统和高性能计算，它可以提供高效的计算能力和较小的代码尺寸。

基于MIPS指令集的32位RISC处理器逻辑设计

本科生毕业论文题目：基于MIPS指令集的32位RISC处理器逻辑设计院系：信息科学与技术学院专业：计算机科学与技术学生姓名：***学号：********指导教师：李国桢副教授二〇〇九年四月摘要CPU是计算机系统的核心部件，在各类信息终端中得到了广泛的应用。

处理器的设计及制造技术也是计算机技术的核心之一。

MIPS是世界上很流行的一种RISC 处理器。

MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”（Microprocessor without interlocked piped stages），其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。

本文在详细研究32位MIPS处理器体系结构的基础之上，在Quartus II 7.2环境中，完全依靠自己的研发设计能力，采用硬件描述语言VHDL完成了拥有自主知识产权的基于MIPS指令集的32位RISC处理器的逻辑设计。

共开发出单周期、多周期、五级流水线等3个不同版本的32位RISC处理器，均通过Quartus II进行了时序仿真和性能比较分析。

本文的首先概述了MIPS指令集的重要特征，为讨论CPU的具体设计奠定基础。

本文设计的3个版本的CPU均实现了一个共包含59条指令的32位MIPS指令子集。

本文的主体部分首先详细描述了处理器各个独立功能模块的设计，为后续的整体设计实现提供逻辑功能支持。

随后按照单周期、多周期、流水线的顺序，循序渐进的围绕着指令执行过程中需经历的五个阶段，详细描述了3个版本的处理器中各阶段的逻辑设计。

在完成了各个版本的CPU的整体逻辑设计后，通过Quartus II时序仿真软件在所设计的CPU上运行了测试程序，测试输出波形表明了处理器逻辑设计的正确性。

本文还通过Quartus II 7.2中的Quartus II Time Quest Timing Analyzer软件，基于Altra公司的FPGA器件比较分析了所设计的3个版本CPU的性能。

MIPS汇编指令集

MIPS汇编指令集MIPS汇编MIPS指令集MIPS指令集属于精简指令集MIPS的所有指令都是32位，指令格式简单，⽽X86的指令长度不是固定的。

简单的指令和格式易于译码和流⽔线操作，但是代码密度不⾼，导致⼆进制⽂件⼤MIPS有32个通⽤寄存器REG，为什么是32个⽽不是更多呢？因为更多的寄存器需要更多的指令空间对寄存器编码，也会增加上下⽂切换的负担。

MIPS指令格式R格式655556op rs rt rd shamt funct⽤处：寄存器-寄存器ALU操作读写专⽤寄存器I格式65516op rs rt⽴即数操作⽤处：加载/存储字节，半字，字，双字条件分⽀，跳转，跳转并链接寄存器J格式626op跳转地址⽤处：跳转，跳转并链接陷阱和从异常中返回各字段含义：op:指令基本操作，称为操作码。

rs:第⼀个源操作数寄存器。

rt:第⼆个源操作数寄存器。

rd:存放操作结果的⽬的操作数。

shamt:位移量；funct:函数，这个字段选择op操作的某个特定变体。

例：add $t0,$s0,$s1表⽰$t0=$s0+$s1,即16号寄存器（s0)的内容和17号寄存器(s1)的内容相加，结果放到8号寄存器(t0)。

指令各字段的⼗进制表⽰为：016178032op=0和funct=32表⽰这是加法，16=$s0表⽰第⼀个源操作数(rs)在16号寄存器⾥，17=$s1表⽰第⼆个源操作数(rt)在17号寄存器⾥，8=$t0表⽰⽬的操作数(rd)在8号寄存器⾥。

把各字段写成⼆进制，为：00000010000100010100000000100000这就是上述指令的机器码（machine code),可以看出是很有规则性的。

MIPS指令MIPS没有栈操作指令，调⽤⼦程序时没有⾃动压栈的call指令，只能⽤jal。

MIPS的内存映射、中断等功能都做到了协处理器0(cp0)中，浮点运算做到了协处理器1(cp1)中。

MIPS的寻址⽅式最简单，仅有寄存器加偏移寻址⽅式。

MIPS指令集汇总(2021年整理精品文档)

MIPS指令集汇总编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（MIPS指令集汇总）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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令功能应用实例LB从存储器中读取一个字节的数据到寄存器中LB R1，0（R2)LH从存储器中读取半个字的数据到寄存器中LH R1, 0（R2）LW从存储器中读取一个字的数据到寄存器中LW R1, 0(R2)LD从存储器中读取双字的数据到寄存器中LD R1, 0(R2）L。

S从存储器中读取单精度浮点数到寄存器中L.S R1，0(R2)L.D从存储器中读取双精度浮点数到寄存器中L。

D R1，0（R2）LBU功能与LB指令相同，但读出的是不带符号的数据功能与LH指令相同，但读出的是不带符号的数据LHU R1, 0(R2)LWU功能与LW指令相同，但读出的是不带符号的数据LWU R1, 0（R2)SB把一个字节的数据从寄存器存储到存储器中SB R1，0（R2)SH把半个字节的数据从寄存器存储到存储器中SH R1，0（R2）SW把一个字的数据从寄存器存储到存储器中SW R1, 0(R2）SD把两个字节的数据从寄存器存储到存储器中SD R1，0（R2）S.S把单精度浮点数从寄存器存储到存储器中S.S R1，0(R2)S。

D把双精度数据从存储器存储到存储器中把两个定点寄存器的内容相加，也就是定点加DADD R1,R2，R3DADDI把一个寄存器的内容加上一个立即数DADDI R1，R2，＃3DADDU不带符号的加DADDU R1,R2,R3DADDIU把一个寄存器的内容加上一个无符号的立即数DADDIU R1，R2,#3ADD.S把一个单精度浮点数加上一个双精度浮点数，结果是单精度浮点数ADD。

32位汇编指令

32位汇编指令用OD和CE，总不断找汇编资料，解读指令，实在是累。

总算找到篇比较完整的资料，与大家分享。

32位CPU所含有的寄存器有：4个数据寄存器(EAX、EBX、ECX和EDX)2个变址和指针寄存器(ESI和EDI) 2个指针寄存器(ESP和EBP) 6个段寄存器(ES、CS、SS、DS、FS和GS)1个指令指针寄存器(EIP) 1个标志寄存器(EFlags)1、数据寄存器数据寄存器主要用来保存操作数和运算结果等信息，从而节省读取操作数所需占用总线和访问存储器的时间。

32位CPU有4个32位的通用寄存器EAX、EBX、ECX和EDX。

对低16位数据的存取，不会影响高16位的数据。

这些低16位寄存器分别命名为：AX、BX、CX和DX，它和先前的CPU中的寄存器相一致。

4个16位寄存器又可分割成8个独立的8位寄存器(AX：AH-AL、BX：BH-BL、CX：CH-CL、DX：DH-DL)，每个寄存器都有自己的名称，可独立存取。

程序员可利用数据寄存器的这种“可分可合”的特性，灵活地处理字/字节的信息。

寄存器EAX通常称为累加器(Accumulator)，用累加器进行的操作可能需要更少时间。

可用于乘、除、输入/输出等操作，使用频率很高；寄存器EBX称为基地址寄存器(Base Register)。

它可作为存储器指针来使用；寄存器ECX称为计数寄存器(Count Register)。

在循环和字符串操作时，要用它来控制循环次数；在位操作中，当移多位时，要用CL来指明移位的位数；寄存器EDX称为数据寄存器(Data Register)。

在进行乘、除运算时，它可作为默认的操作数参与运算，也可用于存放I/O的端口地址。

在16位CPU中，AX、BX、CX和DX不能作为基址和变址寄存器来存放存储单元的地址，在32位CPU中，其32位寄存器EAX、EBX、ECX和EDX不仅可传送数据、暂存数据保存算术逻辑运算结果，而且也可作为指针寄存器，所以，这些32位寄存器更具有通用性。