将值存储在 MIPS 的 HI 和 LO 寄存器中

Question

我正在 MIPS 中编写某些代码，并且要求将结果临时存储在 HI 和 LO 特殊寄存器中（两者都是 4）字节宽）。 这些指令可供我使用：

divu     s,t    lo <-- s div t ; hi <-- s mod t
multu    s,t    hi / lo < -- s * t ;

因此，divu 将除法结果存储在 LO 中，将余数存储在 HI 中，而 multu > 将乘法结果存储在LO（低4 个字节）和HI（高4 个字节）中。

稍后，要从 HI 和 LO 寄存器检索结果，我可以：

mfhi $v0
mflo $v1

我已经弄清楚如何将计算结果存储在 LO 中

ori     $v0,$0,1            # Store result from $a0 into LO
divu    $a0,$v0

• ： divu 将除法的结果存储在 LO 中，因此我只需将结果除以 1 即可得到它。

然而，存储在HI中就比较复杂了。 一种方法是强制 multu 指令将值移位 32 位（4 个字节）：

multu    $a0,0x80000000     # Shift $a0 by 32 bits and store into HI/LO

但是，结果是 HI 中的值比其中右移 1 位它应该是（所以如果我的值是 0100 1000 那么 HI 将包含 0010 0100）。

有谁知道如何在 HI 寄存器中存储某些内容？

Answer 1

我想扩展 Nils Pipenbrinck 的答案：

From MIPS32 arquitechture for Programs

mthi

格式：MIPS32 (MIPS I)

  MTHI rs

目的：
将 GPR 复制到特殊用途 HI 寄存器

Description: HI ← rs

GPR rs 的内容被加载到特殊寄存器 HI 中。

限制：

由 DIV、DIVU、MULT 或 MULTU 写入 HI/LO 对的计算结果必须由 MFHI 或 MFLO 读取
在将新结果写入 HI 或 LO 之前。
如果在这些算术指令之一之后、MFLO 或 MFHI 之前执行 MTHI 指令
指令，LO 的内容是不可预测的。 以下示例显示了这种非法情况：

 MUL       r2,r4   # start operation that will eventually write to HI,LO
 ...               # code not containing mfhi or mflo
 MTHI      r6
 ...               # code not containing mflo
                   # this mflo would get an UNPREDICTABLE value
 MFLO      r3

历史信息：

在 MIPS I-III 中，如果前面两条指令中的任何一条是 MFHI，则该 MFHI 的结果是不可预测的。
HI 或 LO 特殊寄存器的读取必须与写入它们的任何后续指令分开 2
或更多说明。 在MIPS IV及更高版本中，包括MIPS32和MIPS64，此限制不存在。

mtlo

格式：MIPS32 (MIPS I)

    MTLO rs

用途：
将 GPR 复制到特殊用途 LO 寄存器
说明：

 LO ← rs

将 GPR rs 的内容加载到特殊寄存器 LO 中。

限制：
由 DIV、DIVU、MULT 或 MULTU 写入 HI/LO 对的计算结果必须由 MFHI 或 MFLO 读取，然后才能将新结果写入 HI 或 LO。

如果在这些算术指令之一之后、MFLO 或 MFHI 指令之前执行 MTLO 指令，则 HI 的内容是不可预测的。
以下示例显示了这种非法情况：

 MUL       r2,r4   # start operation that will eventually write to HI,LO
 ...               # code not containing mfhi or mflo
 MTLO      r6
 ...               # code not containing mfhi
                   # this mfhi would get an UNPREDICTABLE value
 MFHI      r3

历史信息：

在 MIPS I-III 中，如果前面两条指令中的任何一条是 MFHI，则该 MFHI 的结果是不可预测的。
HI 或 LO 特殊寄存器的读取必须与写入它们的任何后续指令分开 2
或更多说明。 在MIPS IV及更高版本中，包括MIPS32和MIPS64，此限制不存在。

Answer 2

MIPS 指令集有 MFLO/MFHI 的对应指令集。

它称为 MTLO/MTHI，完全可以满足您的需求：

  mtlo $v0  # moves the contents of v0 into the lo-register
  mthi $v1  # moves the contents of v1 into the hi-register

这些指令很少见，并且通常不会出现在汇总指令集参考中。

顺便说一句：请务必检查处理器手册，了解与 LO/HI 规则相关的延迟和危险。 它们非常特殊，您的代码可能必须在写入和读取之间等待至少三个周期。 不幸的是，这种行为取决于您所使用的 CPU。

对于有抱负的 MIPS 程序员来说，犯这个错误是一个常见的陷阱:-)

Answer 3

想想当用作 multu/divu 的第二个参数时，哪些其他极端值可能会产生有趣的结果（我故意含糊其辞，因为这看起来像一个家庭作业问题）。