汇编 PC 相对寻址模式答案

【问题标题】：Assembly PC Relative Addressing Mode汇编 PC 相对寻址模式
【发布时间】：2016-10-18 00:50:23
【问题描述】：

我正在研究数据路径，并且一直在尝试理解分支指令。

这就是我所理解的。在 MIPS 中，每条指令都是 32 位的。这是 4 个字节。所以下一条指令将在四个字节之外。

就例子而言，我说PC地址是128。我的第一个问题是理解这个128是什么意思。我目前的信念是它是内存中的一个索引，所以 128 是指内存中的 128 个字节。因此，在数据路径中，它总是说要向 PC 添加 4。将 4 位添加到 128 位得到 132，但这实际上是现在的 132 个字节（下一条指令）。我是这样理解的。

在分支等于中，假设偏移量是二进制数 001。我知道我必须扩展符号，所以我会添加零（为了便于阅读，我将省略）。然后你左移两个，结果是 100。这个移位的目的是什么？偏移量实际上是否代表字节，而左移将代表位？如果是这样，将其添加到 PC 对我来说毫无意义。因为如果 PC 指的是字节数，那么添加向左移动 2 的偏移量就是将字节数的偏移量添加到以字节数为单位的 PC 上。如果 PC 128 实际上指的是 128 位，即 32 个字节，那么为什么我们只在其上加 4 来执行下一条指令呢？当它说 PC+4 时，这实际上意味着添加 4 个字节吗？

我的基本问题是 PC 相对寻址的工作原理、PC+4 的含义以及偏移量为何移动 2。

【问题讨论】：

“将 4 位添加到 128 位中得到 132” 这在这里完全不相关（尽管在数学上是正确的）。 PC 是 32 位的，你正在向它添加值 4，而不是位大小。而这里“偏移量实际上代表字节，左移将代表位”你再次以混乱的方式进入“位”。位/字节只是考虑一些数值的一种方式，即。值 12 可以表示 12 条指令或 12 字节（3 instr），或者您可以将其视为 1100 位掩码，但它仍然是相同的数字 12。移位在位级别（二进制格式）很容易想象，但是影响价值。 12>>1 = 0110b = 6.

标签： assembly mips pipeline cpu-architecture

【解决方案1】：

左移 n 位相当于将数字乘以 2ⁿ。左移 2 位乘以 4。

如果您的分支偏移量左移 2，这意味着您的分支偏移量操作数是整个指令单元，而不是字节。所以一个8个操作数的分支指令意味着，跳转8条指令，也就是32个字节。

MIPS 乘以 4，因为指令总是 32 位。 32 位是 4 个字节。

MIPS 指令保证从可被 4 整除的地址开始。这意味着 PC 的低两位保证始终为零，因此所有分支偏移量保证在低两位中为 00 .因此，在分支指令中存储低两位是没有意义的。 MIPS 设计者试图最大化分支指令可以达到的范围。

PC 的意思是“程序计数器”。程序计数器是当前指令的地址。 PC+4 指的是当前指令后 4 个字节的地址。

分支偏移

MIPS 分支偏移量与大多数处理器一样，是相对于分支之后指令的地址。立即操作数为零的分支是无操作的，它分支到分支之后的指令。带有符号扩展立即操作数 -1 的分支分支返回到该分支。

分支目标在((branch instruction address) + 4 + ((sign extended branch immediate operand) << 2))。

【讨论】：

那么如果它给 PC 的值是 128，加上 4 个字节的结果是 132 对吗？偏移量为 1，左移 2 为 4 (4*1)。如果偏移量是 4，PC+4 是 132，那么新的 PC 是 PC+4+offset，也就是 136。为了这个例子，我正确吗？
@user3794422 是的。分支偏移量是相对于紧跟分支的指令的地址，因此分支偏移量为 0 是无操作（它分支到分支之后的指令）。立即操作数为 -1 的分支返回分支（-1
所以我在我的教科书中尝试这个练习问题，说将指令 00010000011001011111111111110100 转换为 MIPS 代码并告诉新的 PC 地址是什么，因为 PC 地址当前是 128。所以我假设 128指字节。我取最后 16 位，即 1111111111110100。自然，这些将被符号扩展，在前面添加 16 个 1 位。无论如何，这个数字是十进制的 -12。它基本上乘以4，所以它是-48。而这添加到 128 会导致地址为 80 对吗？我的推理是否正确？教科书没有给出答案。谢谢。
如果分支指令在地址 128，并且分支的符号扩展立即操作数是-12，那么分支目标在(128 + 4 + (-12 << 2)) 或128 + 4 - 48 所以分支的目标是地址84。请记住，分支偏移量是相对于在分支之后的指令地址。
啊，你是对的。 84也是我得到的答案。忘记了+4位。感谢您的帮助。欣赏它。