MIPS 系统调用指令答案

【问题标题】：MIPS syscall instructionMIPS 系统调用指令
【发布时间】：2013-12-03 07:31:47
【问题描述】：

我反汇编了一些 MIPS 机器代码，得到了下面的代码 sn-p。

00 00 00 0C             syscall 0                # System Call
00 00 00 00             nop
03 E0 00 08             jr      $ra              # Jump Register
00 00 00 00             nop

我想知道syscall 0的含义。

我知道需要syscall 号码才能拨打syscall。并且 syscall 号码通过由$v0 注册。

没有使用$v0，而只有syscall 0

这是否等于：

move   $v0, 0  
syscall

?

【问题讨论】：

标签： assembly mips system-calls

【解决方案1】：

是的，syscall 0 似乎只是li $v0,0; syscall 的助记符。至于是syscall 0，这完全取决于MIPS 芯片在其中运行的平台。例如，我曾经在 PlayStation1 游戏上工作（是的，在过去……叹息……），我认为 syscall 被用来在专门的矢量单元上执行数学计算。

你在哪个平台上工作？

【讨论】：

啊，糟了。 :) 我想这让我成为了一个老屁，但它确实看起来并不是很久以前的所有那个。
如果它是“li $v0,0; syscall”的快捷方式，机器代码的长度将是 8 个字节（li = 4 个字节，syscall = 4 个字节）。但是“syscall 0”的机器码是 4 个字节：00 00 00 0C!
我想我从这里得到了助记符信息：courses.missouristate.edu/kenvollmar/mars/help/syscallhelp.html

【解决方案2】：

查看了 MIPS 文档：

MIPS32TM 程序员架构第二卷：MIPS32TM 指令集

它说：

格式：SYSCALL 6 MIPS32 (MIPS I) 目的：引发系统调用异常描述：发生系统调用异常，立即并无条件地将控制权转移到异常处理程序。这代码字段可用作软件参数，但异常处理程序仅通过加载包含指令的内存字。

看起来指令中确实有“立即位”，但用法是太复杂，所以很少使用。反而：系统调用似乎组装一样系统调用 0 而 $v0 则用于传递系统调用号。更简单、更快捷。

“立即位”的使用似乎需要“旧方式”：使用返回地址作为指针，并对指令中的系统调用号进行位屏蔽/移位。

[编辑] 也就是说：从处理器的角度来看，立即位是“无关紧要的”。

【讨论】：

嘿@turboscrew：不要发布3个单独的答案，而是将它们组合成一个答案并去掉多余的答案。如您所见，可以“编辑”您自己的答案，因此合并然后删除多余的答案非常容易。
从现在开始，我会尽量在我的帖子中保持一致。

【解决方案3】：

没有。它不等于这两条指令！

MIPS 的“系统调用”指令总是使用立即数参数（不是寄存器）。如果您没有显式键入参数，汇编程序将隐式添加 0 作为参数。

一个例子：

如果您键入以下代码：

move     $v0, 123
syscall

汇编器确实创建了以下代码：

addi     $v0, $zero, 123   # MIPS CPUs do not have a "move" instruction
syscall  0                 # Implicit argument "0" added

（一些汇编程序使用“ori”或类似指令而不是“addi”。）

是否使用“syscall”参数取决于操作系统（或 MIPS 模拟器）。据我所知，Linux 和 SPIM 模拟器都忽略了“syscall”指令的参数，因此您不必在汇编程序中显式键入参数。

为什么 $v0 没有初始化？

有两种可能的原因：

$v0 在执行给定的代码时已经初始化，因此不必再初始化了
所使用的操作系统不使用 $v0 寄存器进行系统调用

您应该知道，“syscall”指令的功能取决于所使用的操作系统（或 MIPS 模拟器）。在 Linux 和 IRIX 下运行同一台 (!) 计算机，“syscall”指令的行为将完全不同！

-- 编辑--

“系统调用”指令的 20 位参数在许多第三方（例如大学）文档中未提及。它在 MIPS 官方文档中有所提及（例如在 MIPS R4000 CPU 手册，第 A-162 页）。

顺便说一句：GNU 反汇编器将指令 0x0000000c（这正是您程序中的指令）反汇编为“syscall”而不是“syscall 0”（而 0x0000010c 被反汇编为“syscall 0x4”）。

【讨论】：

"不，不等于这两条指令！" Psst：courses.missouristate.edu/kenvollmar/mars/help/syscallhelp.html我觉得你把助记符和指令混淆了。
@JimBuck：“syscall”和“syscall 0”在汇编时产生完全相同的二进制代码（指令 0xC）。这意味着“系统调用 0”与没有“0”的“系统调用”相同。用户的问题是“syscall 0”是否与“move $v0, 0”和“syscall”的组合相同。答案是：不，它没有做同样的事情。我知道有汇编程序助记符会产生两条机器指令（至少在 ARM 汇编程序中——我不了解 MIPS）。但是看看反汇编你会发现这里不是这种情况。

【解决方案4】：

系统调用 0 也不需要使用 $v0。在过去，系统调用参数就像 “立即”，系统调用使用返回地址作为参数指针。

[编辑] 我查了一下：MIPS Linux、SPIM 和 MARS 都使用 $v0。

【讨论】：

【解决方案5】：

虽然这在理论上可以回答这个问题，但它会是最好在此处包含答案的基本部分，并且提供参考链接

删除的帖子中有一个链接。

关于 Linux（不是理论，而是非常多的实践）：

（来自：http://lxr.linux.no/linux+v3.12.2/arch/mips/kernel/scall32-o32.S#L100）

/* Highest syscall used of any syscall flavour */
  25#define MAX_SYSCALL_NO  __NR_O32_Linux + __NR_O32_Linux_syscalls
  26
  27        .align  5
  28NESTED(handle_sys, PT_SIZE, sp)
  29        .set    noat
  30        SAVE_SOME
  31        TRACE_IRQS_ON_RELOAD
  32        STI
  33        .set    at
  34
  35        lw      t1, PT_EPC(sp)          # skip syscall on return
  36
  37        subu    v0, v0, __NR_O32_Linux  # check syscall number
  38        sltiu   t0, v0, __NR_O32_Linux_syscalls + 1
  39        addiu   t1, 4                   # skip to next instruction
  40        sw      t1, PT_EPC(sp)

...

【讨论】：