MIPS 堆栈指针

Question

在这里感觉有点傻，试图弄清楚这条线在做什么：

addiu   sp,sp,-24

我知道它正在设置堆栈指针，我的困惑是addiu 部分。它将 UNSIGNED -24 添加到堆栈指针中，并将其存储回堆栈指针中。

sp 是采用 16 位的值 -24(FFE8)（addiu 操作的“立即”值是 16 位宽）还是将符号扩展到完整的 32 位？

另外，sp=0 是在这条指令之前吗？它是一段琐碎的 c 代码中的第一条指令。

我正在将 MIPS 内核作为个人项目来实现，这让我有点难过。

Answer 1

addiu 指令包含一个 16 位立即数操作数。当 ALU 执行指令时，立即操作数被符号扩展为 32 位。如果加法过程中发生补码溢出，则忽略。

addiu   d,s,const        # $d <—— s + const. 
                         # Const is 16-bit two's comp. sign-extended to 32 bits
                         # when the addition is done. No overflow trap.

Answer 2

算术说明

MIPS 支持四种基本算术运算：加法、减法、乘法和 分工。

加法说明：基本加法说明

 add Rdest,Rsrc1,Rsrc2

将Rsrc1 和Rsrc2 的内容相加，并将结果存储在Rdest 中。这些数字被视为有符号整数。如果发生溢出，则会产生溢出异常。如果不需要溢出异常，可以使用addu。

第二个操作数可以指定为immediate 16-bit number。格式为：

 addi Rdest,Rsrc1,imm

16-bit 的值为 sign-extended to 32 bits，并添加到 Rsrc1 的内容中。与 add 指令一样，会产生溢出异常。如添加，如果不需要溢出异常，我们可以使用addiu。

堆栈实现

MIPS 不明确支持堆栈操作。相比之下，它 提供push、pop等指令，方便堆栈操作。此外，还有一个特殊的堆栈指针寄存器sp，用于保存栈顶信息。在 MIPS 中，寄存器起到堆栈指针的作用。我们必须操作这个寄存器来实现堆栈。

例如，堆栈向下增长（即，当我们将项目压入堆栈时，地址减少）。因此，当在堆栈上为压入值保留空间时，我们必须减小sp 的值。因此，堆栈指针在执行开始时的相对值可以取为零。

例如，要推送寄存器a0和ra，我们必须预留8字节的堆栈空间，并使用sw来推送值，如下所示：

sub $sp,$sp,8 # reserve 8 bytes of stack
sw $a0,0($sp) # save registers
sw $ra,4($sp)

此序列通常在程序开始时使用以保存寄存器。要在从程序返回之前恢复这些寄存器，我们可以使用以下序列：

lw $a0,0($sp) # restore the two registers
lw $ra,4($sp)
addu $sp,$sp,8 # clear 8 bytes of stack

那么，第一个问题的答案：

16-bit 的值为sign-extended to 32 bits，并添加到Rsrc1 的内容中。

关于你的第二个问题：

因此，堆栈指针在执行开始时的相对值可以取为零。