MIPS加载地址la并不总是使用寄存器$1？

Question

请参阅编辑部分以获取我的解释。

这有点长并且难以说明。但我很感谢您花时间阅读本文。请耐心听我说。

假设我有这样的：

.data
    str1: .asciiz "A"
    str2: .asciiz "1"
    myInt:
          .word 42      # allocate an integer word: 42
    myChar:
          .word 'Q'     # allocate a char word

    .text    
    .align 2
    .globl main

main:
    lw      $t0, myInt          # load myInt into register $t0

    lw      $t3, str1           # load str1 into register $t3

    lw      $t4, str2           #load str2 into register $t4

    la      $a0, str1           # load address str1

    la      $a1, str2           # load address str2

那么在 SPIM 中，用户文本段是

User Text Segment [00400000]..[00440000]
[00400000] 8fa40000  lw $4, 0($29)            ; 183: lw $a0 0($sp) # argc 
[00400004] 27a50004  addiu $5, $29, 4         ; 184: addiu $a1 $sp 4 # argv 
[00400008] 24a60004  addiu $6, $5, 4          ; 185: addiu $a2 $a1 4 # envp 
[0040000c] 00041080  sll $2, $4, 2            ; 186: sll $v0 $a0 2 
[00400010] 00c23021  addu $6, $6, $2          ; 187: addu $a2 $a2 $v0 
[00400014] 0c100009  jal 0x00400024 [main]    ; 188: jal main 
[00400018] 00000000  nop                      ; 189: nop 
[0040001c] 3402000a  ori $2, $0, 10           ; 191: li $v0 10 
[00400020] 0000000c  syscall                  ; 192: syscall # syscall 10 (exit) 
[00400024] 3c011001  lui $1, 4097             ; 23: lw $t0, myInt # load myInt into register $t0 
[00400028] 8c280004  lw $8, 4($1)             
[0040002c] 3c011001  lui $1, 4097             ; 25: lw $t3, str1 # load str1 into register $t3 
[00400030] 8c2b0000  lw $11, 0($1)            
[00400034] 3c011001  lui $1, 4097             ; 27: lw $t4, str2 #load str2 into register $t4 
[00400038] 8c2c0002  lw $12, 2($1)            
[0040003c] 3c041001  lui $4, 4097 [str1]      ; 29: la $a0, str1 # load address str1 
[00400040] 3c011001  lui $1, 4097 [str2]      ; 31: la $a1, str2 # load address str2 
[00400044] 34250002  ori $5, $1, 2 [str2]   

我理解 lw 是伪代码，因此需要将其分解为两条指令。我理解这部分。我们以数据段的入口地址作为“基指针”，相对访问其他数据（包括第一个数据）。

我还观察到 str1 和 str2 的加载地址使用了两个不同的寄存器：$4 和 $1。 $4 是 $a0。 这是为什么？

如果我交换最后两条指令，在 SPIM 上我会看到

...        
[0040003c] 3c011001  lui $1, 4097 [str2]      ; 31: la $a1, str2 # load address str2 
[00400040] 34250002  ori $5, $1, 2 [str2]     
[00400044] 3c041001  lui $4, 4097 [str1]      ; 32: la $a0, str1 # load address str1

那么为什么加载地址如此奇怪？为什么str2使用$1？？？ 我该如何解释 lui $1, 4097 [str2] 和 lui $4, 4097 [str1] 有何不同？

PS：有人也可以向我解释为什么我们需要括号 [str2] 吗？

lui, $1, 4097, [str2]仅将数据段的入口地址压入寄存器$1。即 0x10010000 。

非常感谢！

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编辑

我重写了整个脚本以简化情况。

脚本：http://pastebin.com/BHh89iqt 文本段： http://pastebin.com/t2eDEs1f

让我提醒您，我们是用伪指令编写的，而不是真正的 MIPS 机器代码。即"lw"、"jal"、"addi"等都是伪指令。

例如，lw（加载字）被分解为两条机器指令（看文本段）：

lui $1, 4097             ; 23: lw $t0, myInt # load myInt into register $t0 
lw $8, 4($1)

MIPS是32位的，因此我们将其分解为两条指令。寻址 32 位地址的总和将产生 43 位指令集。这就是我们分为两部分的原因。 标签是指向我们分配的事物的内存地址。

MIPS 只能读取 lw $rt, offset($rs) 形式的指令。所以大部分加载指令都遵循这种方式，使用$at将涉及标签的伪指令转换为MIPS机器指令。

对于lw来说这很容易。对于加载地址来说有点棘手。 注意最后四个加载地址指令。 MIPS 将它们翻译成这样：

[0040003c] 3c041001  lui $4, 4097 [str1]      ; 27: la $a0, str1 # load address str2 
[00400040] 3c011001  lui $1, 4097 [str2]      ; 28: la $a0, str2 # load address str1 
[00400044] 34240002  ori $4, $1, 2 [str2]     
[00400048] 3c011001  lui $1, 4097 [str2]      ; 30: la $a0, str2 # load address str2 
[0040004c] 34240002  ori $4, $1, 2 [str2]     
[00400050] 3c041001  lui $4, 4097 [str1]      ; 31: la $a0, str1 # load address str1 

$4 指的是 $a0。如果你看一下指令，我交换了前两条加载指令，结果是最后两条指令。 我故意这样做是为了说明奇怪的行为：在交换之前，lui使用$4来存储str1的地址，但是如果我想加载str2的地址，我将使用$at，然后应用偏移量。

昨晚我想不通为什么，现在我才意识到这样做是因为编译器足够聪明，知道str1是数据段中的第一个数据，所以不需要转换任何东西。

但这也很奇怪，因为编译器如何知道在哪个字节停止打印字符串？ （如果我们想打印一个字符串...）

我的猜测：空字符来终止打印。

无论如何。我想这只是 MIPS 使用的约定。

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第二次编辑

事实上，如果您只是在 str1 之上添加新数据，您会看到 我的解释是正确的。

新脚本：http://pastebin.com/8DuzFrk0

新文本段：http://pastebin.com/YXbvzc4z

我只将 myCharB 添加到数据段的顶部。

[0040003c] 3c011001  lui $1, 4097 [str1]      ; 29: la $a0, str1 #
load address str2
[00400040] 34240004  ori $4, $1, 4 [str1]
[00400044] 3c011001  lui $1, 4097 [str2]      ; 30: la $a0, str2 #
load address str1
[00400048] 34240006  ori $4, $1, 6 [str2] 

Answer 1

我还观察到str1和str2的加载地址使用了两个
不同的寄存器：$4 和 $1。 $4 是 $a0。这是为什么？

好吧，谁在乎呢？ xD 它是内部 SPIM 实现，只要不破坏 MIPS ABI，就可以自由使用任何寄存器。我只是建议您不要过多依赖伪指令来确定哪些寄存器已更改/它们保存的值是什么。通常 LW 不是伪指令，但按照您使用它的方式是。

有人可以向我解释一下为什么我们需要括号 [str2] 吗？

你不需要任何括号。这只是向程序员提供的 SPIM 信息，以显示该指令正在加载 str2 地址。它不是程序集的一部分。

lui, $1, 4097, [str2] 只将数据段的入口地址压入
注册 1 美元。即0x10010000

实际上它只加载 $1 的上半字。碰巧下半字是纯零。请记住，LUI 不会修改低半字，因此您必须确保它包含您想要的值（重置寄存器或使用 LI）。

但这也很奇怪，因为编译器如何知道什么
byte 停止打印字符串？ （如果我们想打印一个字符串...）

空终止，正如你猜对的那样。

我想这只是 MIPS 使用的约定。

这比 MIPS 更古老。 MIPS 没有对此进行任何定义，任何其他架构也没有定义。这是数据处理，它是在操作系统等上层定义的。在本例中，它是其自己的系统调用的 SPIM 约定。无论如何，以空结尾的字符串非常常见。 C 编程语言使用 so 来表示字符串。