ARM、MIPS、X86三种典型指令集的特点
20122261 梅亮亮
1.ARM指令集
1.1 ARM指令集的特点：
●体积小，低功耗，低成本，高性能；
●支持 Thumb （ 16 位） /ARM （ 32 位）双指令集，能很好的兼容 8 位 /16 位器件；
●大量使用寄存器，指令执行速度更快；
●大多数数据操作都在寄存器中完成；
●寻址方式灵活简单，执行效率高；
●指令长度固定；
●流水线处理方式
●Load_store结构：在RISC中，所有的计算都要求在寄存器中完成。而寄存器和内存的
通信则由单独的指令来完成。而在CSIC中，CPU是可以直接对内存进行操作的。
1.2 Thumb指令及应用
Thumb指令集是ARM指令集的一个子集，所有的Thumb指令都有对应的ARM指令。它舍弃了ARM指令集的一些特性
如大多数的Thumb指令是无条件执行的，而几乎所有的ARM指令都是有条件执行的；大多数的Thumb数据处理指令的目的寄存器与其中一个源寄存器相同。
Thumb指令集在保留32代码优势的同时，大大的节省了系统的存储空间。Thumb指令集中操作数仍然是32位，指令地址也为32位，指令编码16位。
由于Thumb指令的长度为16位，即只用ARM指令一半的位数来实现同样的功能，所以，要实现特定的程序功能，所需的Thumb指令的条数较ARM指令多。
1.2.1 Thumb指令优势与局限性
优势：
– Thumb代码所需的存储空间约为ARM代码的60％～70％；
– Thumb代码使用的指令数比ARM代码多约30％～40％；
–若使用32位的存储器，ARM代码比Thumb代码快约40％；
–若使用16位的存储器，Thumb代码比ARM代码快约40％～50％；
–与ARM代码相比较，使用Thumb代码，存储器的功耗会降低约30％。
局限性：
条件跳转限制在256byte 偏移范围内，无条件跳转限制为4K偏移范围内，而ARM为32 Mbytes偏移。它不支持乘法和累加指令；没有协处理器指令；没有信号量指令；没有访问CPSR指令。
1.3 对ARM指令的一些总结
ARM指令集是32位的，程序的启动都是从ARM指令集开始，包括所有异常中断都是自动转化为ARM状态，并且所有的指令都可以是有条件执行的。
ARM指令集是Load/Store型的，只能通过Load/Store指令实现对系统存储器的访问，而其他的指令都是基于处理器内部的寄存器操作完成的，这和INTEL汇编是不同的，刚接触的人很不易理解。
与x86相比，ARM采用的RISC体系最大特点是指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少，大多数是简单指令且都能在一个时钟周期内完成，易于设计超标量与流水线，寄存器数量多，大量操作在寄存器之间进行，因此有较快运行速度。因此，ARM处理器才成为是当前最流行的处理器系列，是几种主流的嵌入式处理体系结构之一。
2.MIPS指令集
2.1 MIPS简介
MIPS是高效精简指令集计算机(RISC)体系结构中最优雅的一种；即使连MIPS的竞争对手也这样认为，这可以从MIPS对于后来研制的新型体系结构比如DEC的Alpha和HP的Precision产生的强烈影响看出来。虽然自身的优雅设计并不能保证在充满竞争的市场上长盛不衰，但是MIPS微处理器却经常能在处理器的每个技术发展阶段保持速度最快的同时保持设计的简洁。
相对的简洁对于MIPS来说是一种商业需要，MIPS起源于一个学术研究项目，该项目的设计小组连同几个半导体厂商合伙人希望能制造出芯片并拿到市场上去卖。结果是该结构得到了工业领域内最大范围的具有影响力的制造商们的支持。从生产专用集成电路核心(ASIC Cores)的厂家(LSI Logic,Toshiba, Philips, NEC)到生产低成本CPU的厂家(NEC, Toshiba,和IDT),从低端64位处理器生产厂家(IDT, NKK, NEC)到高端64位处理器生产厂家(NEC, Toshiba和IDT).
低端的CPU物理面积只有 1.5平方毫米(在SOC系统里面肉眼很难找到).而高端的R10000处理器，第一次投放市场时可能是世界上最快的CPU，它的物理面积几乎有1平方英寸,发热近30瓦特.虽然MIPS看起来没什么优势,但是足够的销售量使其能健康发展:1997年面市的44M的MIPS CPU,绝大多数使用于嵌入式应用领域.
MIPS CPU是一种RISC结构的CPU, 它产生于一个特殊的蓬勃发展的学术研究与开发时期.RISC(精简指令集计算机)是一个极有吸引力的缩写名词,与很多这类名次相似,可能遮掩的真实含义超过了它所揭示的.但是它的确对于那些在1986到1989年之间投放市场的新型CPU体系结构提供了一个有用的标识名，这些新型体系结构的非凡的性能主要归功于几年前的几个具有开创性的研究项目所产生的思想。有人曾说："任何在1984年以后定义的计算机体系结构都是RISC"；虽然这是对于工业领域广泛使用这个缩写名词的嘲讽，但是这个说法也的确是真实的-1984年以后没有任何一款计算机能够忽视RISC先驱者们的工作。
在斯坦福大学开展的MIPS项目是这些具有开创性的项目中的一个。该项目命名为MIPS(主要是无内锁流水段微型计算机的关键短语的缩略)同时也是"每秒百万条指令数"的双关语。斯坦福研究小组的工作表明虽然流水线已经是一种众所周知的技术，但是以前的体系结构对它研究的远远不够，流水线技术其实能够被更好的利用。尤其是当结合了1980年的硅材料设计水平时。
2.2 MIPS的指令格式只有3种：
1、R(register)类型的指令。该类型指令从寄存器堆（register file）中读取两个源操作
数，计算结果写回寄存器堆。
2、I(immediate)类型的指令。该类型指令使用一个16位的立即数作为一个源操作数。
3、J(jump)类型的指令。该类型指令使用一个26位的立即数作为跳转的目标地址（target
address）。
MIPS的指令种类有：
1、算术运算。
2、逻辑运算。
3、数据传送。
4、条件转移。
5、无条件跳转。
6、特殊指令。
7、例外指令。
8、协处理器指令。
9、系统控制协处理器指令。
2.3 MIPS特点
●所有指令都是32位编码；
●有些指令有26位供目标地址编码；有些则只有16位。因此要想加载任何一个32位值，
就得用两个加载指令。16位的目标地址意味着，指令的跳转或子函数的位置必须在64K 以内（上下32K）；
●所有的动作原理上要求必须在1个时钟周期内完成，一个动作一个阶段；
●所有的运算都是基于32位的，没有对字节和对半字的运算（MIPS里，字定义为32位，
半字定义为16位）；
●没有单独的栈指令，所有对栈的操作都是统一的内存访问方式。因为push和pop指令
实际上是一个复合操作，包含对内存的写入和对栈指针的移动；
●由于MIPS固定指令长度，所以造成其编译后的二进制文件和内存占用空间比x86的要
大，（x86平均指令长度只有3个字节多一点，而MIPS是4个字节）；
●寻址方式：只有一种内存寻址方式。就是基地址加一个16位的地址偏移；
●内存中的数据访问必须严格对齐（至少4字节对齐）；
●跳转指令只有26位目标地址，再加上2位的对齐位，可寻址28位的空间，即256M；
●条件分支指令只有16位跳转地址，加上2位的对齐位，共18位寻址空间，即256K；
●MIPS默认不把子函数的返回地址（就是调用函数的受害指令地址）存放到栈中，而是
存放到$31寄存器中；这对那些叶子函数有利。如果遇到嵌套的函数的话，有另外的机制处理；
3.x86指令集
3.1 x86指令集简介
X86指令集是美国Intel公司为其第一块16位CPU(i8086)专门开发的，美国IBM公司1981年推出的世界第一台PC机中的CPU?/FONT> i8088(i8086简化版)使用的也是X86指令，同时电脑中为提高浮点数据处理能力而增加的X87芯片系列数学协处理器则另外使用X87指令，以后就将X86指令集和X87指令集统称为X86指令集。虽然随着CPU技术的不断发展，
Intel陆续研制出更新型的i80386、i80486直到今天的Pentium Ⅲ(以下简为PⅢ)系列，但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源，所以Intel公司所生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集，所以它的CPU仍属于X86系列。
另外除Intel公司之外，AMD和Cyrix等厂家也相继生产出能使用X86指令集的CPU，由于这些CPU能运行所有的为Intel CPU所开发的各种软件，所以电脑业内人士就将这些CPU 列为Intel的CPU兼容产品。由于Intel X86系列及其兼容CPU都使用X86指令集，所以就形成了今天庞大的X86系列及兼容CPU阵容。当然在目前的台式(便携式)电脑中并不都是使用X86系列CPU，部分服务器和苹果(Macintosh)机中还使用美国DIGITAL(数字)公司的Alpha 61164和PowerPC 604e系列CPU。
3.2 80x86汇编指令
(1) 数据传送指令。
(2) 算术运算指令。
(3) 逻辑运算指令。
(4) 串操作指令。
(5) 控制转移指令。
(6) 处理器控制指令。
(7) 保护方式指令。
3.3 CISC指令集：
x86采用了CISC指令集。在CISC指令集的各种指令中，大约有20%的指令会被反复使用，占整个程序代码的80%。而余下的80%的指令却不经常使用，在程序设计中只占20%。
长期来，计算机性能的提高往往是通过增加硬件的复杂性来获得．随着集成电路技术．特别是VLSI（超大规模集成电路）技术的迅速发展，为了软件编程方便和提高程序的运行速度，硬件工程师采用的办法是不断增加可实现复杂功能的指令和多种灵活的编址方式．甚至某些指令可支持高级语言语句归类后的复杂操作．至使硬件越来越复杂，造价也相应提高．为实现复杂操作，微处理器除向程序员提供类似各种寄存器和机器指令功能外．还通过存于只读存贮器(ROM)中的微程序来实现其极强的功能，傲处理在分析每一条指令之后执行一系列初级指令运算来完成所需的功能，这种设计的型式被称为复杂指令集计算机(Complex Instruction Set Computer-CISC)结构．一般CISC计算机所含的指令数目至少300条以上，有的甚至超过500条．
3.4 CISC体系的优缺点
优点：
能够有效缩短新指令的微代码设计时间，允许设计师实现CISC体系机器的向上相容。新的系统可以使用一个包含早期系统的指令超集合，也就可以使用较早电脑上使用的相同软体。另外微程式指令的格式与高阶语言相匹配，因而编译器并不一定要重新编写。
缺点：
指令集以及晶片的设计比上一代产品更复杂，不同的指令，需要不同的时钟周期来完成，执行较慢的指令，将影响整台机器的执行效率。
3.5 X86指令集特点总结
X86采用CISC，具有大量的复杂指令、可变的指令长度、多种的寻址方式这些CISC的特点，也是CISC的缺点，因为这些都大大增加了解码的难度，而在现在的高速硬件发展下，复杂指令所带来的速度提升早已不及在解码上浪费点的时间。除了个人PC市场还在用X86指令集外，服务器以及更大的系统都早已不用CISC了。x86仍然存在的理由就是为了兼容大量的x86平台上的软件，同时，它的体系结构组成的实现不太困难。
MIPS32指令集 MIPS指令可以分成以下各类： 空操作no-op; 寄存器／寄存器传输：用得很广，包括条件传输在内； 常数加载：作为数值和地址的整型立即数； 算术／逻辑指令； 整数乘法、除法和求余数； 整数乘加； 加载和存储； 跳转、子程序调用和分支； 断点和自陷； CP0功能：CPU控制指令 浮点； 用户态的受限访问：rdhwr和synci 注：64位版本开头以“d”表示，无符号数以“u”结尾，立即数通常以“i”结尾，字节操作以“b”结尾，双字操作以“d”结尾，字操作以“w”结尾 1、空操作：nop:相当于sll zero,zero,o， ssnop: equals sll zero,zero,1. 这个指令不得与其它指令同时发送，这样就保证了其运行要花费至少一个时钟周期。这在简单的流水线的CPU上无关紧要，但在复杂些的实现上对于实现强制的延时很有用。 2、寄存器／寄存器传送： move: 通常用跟$zero寄存器的or来实现，或者用addu。 movf, movt, movn, movz: 条件传送。 3、常数加载： dla、la: 用来加载程序中某些带标号的位置或者变量的地址的宏指令； dli、li: 装入立即数常数，这是一个宏指令； lui: 把立即数加载到寄存器高位。 4、算术／逻辑运算： add、addi、dadd、daddi、addu、addiu、daddu、daddiu、dsub、sub、subu：加法指令和减法指令； abs，dabs：绝对值； dneg、neg、negu：取相反数； and、andi、or、ori、xor、nor：逐位逻辑操作指令； drol、rol、ror：循环移位指令； sll、srl、sra：移位。 5、条件设置指令： slt、slti、sltiu、sltu、seq、sge、sle、sne：条件设置。 6、整数乘法、除法和求余数：
第一章基础知识： 一.机器码：1.计算机只认识0,1两种状态。而机器码只能由0,1组成。故机器码相当难认，故产生了汇编语言。 2.其中汇编由三类指令形成：汇编指令（有机器码对应），伪指令，其他符号（编译的时候有用）。 每一总CPU都有自己的指令集；注意学习的侧重点。 二.存储器：1.存储单元中数据和指令没任何差别。 2.存储单元：Eg:128个储存单元（0~127）128byte。 线： 1.地址总线：寻址用，参数（宽度）为N根，则可以寻到2^N个内存单元。 据总线：传送数据用，参数为N根，一次可以传送N/8个存储单元。 3.控制总线：cpu对元器件的控制能力。越多控制力越强。 四.内存地址空间：1.由地址总线决定大小。 2.主板：cpu和核心器件（或接口卡）用地址总线，数据总线，控制总 线连接起来。 3.接口卡：由于cpu不能直接控制外设，需通过接口卡间接控制。
4.各类存储器芯片：RAM，BIOS（主板，各芯片）的ROM，接卡槽的 RAM CPU在操控他们的时候，把他们都当作内存来对待，把他们总的看作一个由 若干个存储单元组成的逻辑存储器，即我们所说的内存地址空间。 自己的一点理解：CPU对内存的操作是一样的，但是在cpu，内存，芯片之间的硬件本身所牵扯的线是不同的。所以一些地址的功能是对应一些芯片的。 第二章寄存器 引入：CPU中含有运算器，寄存器，控制器（由内部总线连接）。而寄存器是可以用来指令读写的部件。8086有14个寄存器（都是16位，2个存储空间）。 一.通用寄存器（ax,bx,cx,dx），16位，可以分为高低位 注意1.范围：16位的2^16-1，8位的2^8-1 2.进行数据传送或运算时要注意位数对应，否则会报错 二.字：1. 1个字==2个字节。 2. 在寄存器中的存储：0x高位字节低位字节;单元认定的是低单元 数制，16进制h，2进制b
汇编语言指令表文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
伪指令 1、定位伪指令 ORG m 2、定义字节伪指令 DB X1，X2，X3，…，Xn 3、字定义伪指令 DW Y1，Y2，Y3，…，Yn 4、汇编结束伪指令 END 寻址方式 MCS-51单片机有五种寻址方式： 1、寄存器寻址 2、寄存器间接寻址 3、直接寻址 4、立即数寻址 5、基寄存器加变址寄存器间接寻址 6、相对寻址 7、位寻址 数据传送指令 一、以累加器A为目的操作数的指令（4条） MOV A，Rn ；（Rn）→A n=0~7 MOV A，direct ；（ direct ）→A MOV A，@Ri ；（（Ri））→A i=0~1 MOV A，#data ； data →A 二、以Rn为目的操作数的指令（3条） MOV Rn ，A；（A）→ Rn MOV Rn ，direct；（ direct ）→ Rn MOV Rn ，#data； data → Rn 三、以直接寻址的单元为目的操作数的指令（5条） MOV direct，A；（A）→direct MOV direct，Rn；（Rn）→direct MOV direct，direct ；（源direct）→目的direct MOV direct，@Ri；（（Ri））→direct MOV direct，#data； data→direct 四、以寄存器间接寻址的单元为目的操作数的指令（3条） MOV @Ri，A；（A）→（Ri） MOV @Ri，direct；（direct）→（Ri） MOV @Ri，#data； data→（Ri） 五、十六位数据传送指令（1条） MOV DPTR，#data16；dataH→DPH，dataL →DPL
第一届全国大学生计算机系统能力培养大赛基础指令集规范 （v1.00） 第一届全国大学生计算机系统能力培养大赛（以下简称“大赛”）技术方案中要求各参赛队开发支持MIPS 基准指令集的MIPS微系统。本文档对需要支持的MIPS基准指令集进行明确规定。各参赛队提交的设计作品必须实现本文档中的所有内容，但不限于。如果发现本文档中有定义不精确之处，请查阅参考文献[1-3]中的相关章节；如发现两者存在冲突，以参考文献[1-3]中的内容为准。 本文档定义的MIPS基准指令集是在MIPS32指令集基础之上进行一定程度地裁剪，在控制系统设计规模的前提下，保证最简单系统的可实现性。概要来说，这套指令集包含了所有非浮点MIPS I指令和MIPS32中的ERET指令，少量的CP0寄存器以支持中断和系统调用，不实现TLB MMU和特权等级。 本文档包含如下章节： 第1章，“编程模型”，对支持的数据类型、软件可见寄存器、大小尾端进行定义。 第2章，“操作模式”，对处理器需要支持的操作模式进行定义。 第2章，“指令定义”，对需实现指令逐条定义。 第3章，“存储管理”，定义一套线性虚实地址映射机制。 第4章，“中断与例外”，介绍需实现的中断和例外的相关定义。 第5章，“系统控制寄存器”，对需实现的系统控制寄存器（俗称CP0寄存器）逐个进行定义。 1编程模型 1.1 数据格式 处理器可处理的数据格式定义如下： ◆比特（bit, b） ◆字节（Byte, 8bits, B） ◆半字（Halfword, 16bits, H） ◆字（Word, 32bits, W） 1.2 寄存器 处理器包含的软件可见的寄存器种类如下： ◆32个32位通用寄存器，r0~r31。其中有两个被赋予了特殊含义：r0，0号通用寄存器，值永远为0； r31，31号通用寄存器，被JAL，BLTZAL和BGEZAL指令隐式的用作目标寄存器，存放返回地址。 ◆HI/LO寄存器。HI寄存器存放乘法指令结果的高半部分或是除法指令结果的余数，LO寄存器存放 乘法指令结果的低半部分或是除法指令结果的商。 ◆程序计数器（PC）。这个寄存器软件无法直接访问。
MOV指令为双操作数指令,两个操作数中必须有一个是寄存器. MOV DST , SRC // Byte / Word 执行操作: dst = src 1.目的数可以是通用寄存器, 存储单元和段寄存器(但不允许用CS段寄存器). 2.立即数不能直接送段寄存器 3.不允许在两个存储单元直接传送数据 4.不允许在两个段寄存器间直接传送信息 PUSH入栈指令及POP出栈指令: 堆栈操作是以“后进先出”的方式进行数据操作. PUSH SRC //Word 入栈的操作数除不允许用立即数外，可以为通用寄存器，段寄存器(全部)和存储器. 入栈时高位字节先入栈，低位字节后入栈. POP DST //Word 出栈操作数除不允许用立即数和CS段寄存器外, 可以为通用寄存器,段寄存器和存储器. 执行POP SS指令后,堆栈区在存储区的位置要改变. 执行POP SP 指令后,栈顶的位置要改变. XCHG(eXCHanG)交换指令: 将两操作数值交换. XCHG OPR1, OPR2 //Byte/Word 执行操作: Tmp=OPR1 OPR1=OPR2 OPR2=Tmp 1.必须有一个操作数是在寄存器中 2.不能与段寄存器交换数据 3.存储器与存储器之间不能交换数据. XLAT(TRANSLATE)换码指令: 把一种代码转换为另一种代码. XLAT (OPR 可选) //Byte 执行操作: AL=(BX+AL) 指令执行时只使用预先已存入BX中的表格首地址,执行后,AL中内容则是所要转换的代码. LEA(Load Effective Address) 有效地址传送寄存器指令 LEA REG , SRC //指令把源操作数SRC的有效地址送到指定的寄存器中. 执行操作: REG = EAsrc 注: SRC只能是各种寻址方式的存储器操作数,REG只能是16位寄存器 MOV BX , OFFSET OPER_ONE 等价于LEA BX , OPER_ONE MOV SP , [BX] //将BX间接寻址的相继的二个存储单元的内容送入SP中 LEA SP , [BX] //将BX的内容作为存储器有效地址送入SP中 LDS(Load DS with pointer)指针送寄存器和DS指令 LDS REG , SRC //常指定SI寄存器。 执行操作: REG=(SRC), DS=(SRC+2) //将SRC指出的前二个存储单元的内容送入指令中指定的寄存器中，后二个存储单元送入DS段寄存器中。
mips指令集指的是什么 MIPS是高效精简指令集计算机（RISC）体系结构中最优雅的一种；即使连MIPS的竞争对手也这样认为，这可以从MIPS对于后来研制的新型体系结构比如DEC的Alpha和HP的Precision产生的强烈影响看出来。虽然自身的优雅设计并不能保证在充满竞争的市场上长盛不衰，但是MIPS微处理器却经常能在处理器的每个技术发展阶段保持速度最快的同时保持设计的简洁。 MIPS与MIPS指令集指令集是存储在CPU内部，对CPU运算进行指导和优化的硬程序。拥有这些指令集，CPU就可以更高效地运行。MIPS指令集属于精简指令集，MIPS 的所有指令都是32位，指令格式简单，而X86的指令长度不是固定的。简单的指令和格式易于译码和流水线操作，但是代码密度不高，导致二进制文件大。 低端的CPU物理面积只有1.5平方毫米（在SOC系统里面肉眼很难找到）。而高端的R10000处理器，第一次投放市场时可能是世界上最快的CPU，它的物理面积几乎有1平方英寸，发热近30瓦特。虽然MIPS看起来没什么优势，但是足够的销售量使其能健康发展：1997年面市的44M的MIPS CPU，绝大多数使用于嵌入式应用领域。 MIPS（Million InstrucTIons Per Second）：单字长定点指令平均执行速度Million InstrucTIons Per Second的缩写，每秒处理的百万级的机器语言指令数。这是衡量CPU速度的一个指标。像是一个Intel80386 电脑可以每秒处理3百万到5百万机器语言指令，即我们可以说80386是3到5MIPS的CPU。MIPS只是衡量CPU性能的指标。 MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思无内部互锁流水级的微处理器（Microprocessor without interlocked piped stages），其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。它最早是在80年代初期由斯坦福（Stanford）大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成各种工作站和计算机系统。 MIPS技术公司是美国著名的芯片设计公司，它采用精简指令系统计算结构（RISC）来设计芯片。和英特尔采用的复杂指令系统计算结构（CISC）相比，RISC具有设计更简单、
MCS-51汇编语言指令集 符号定义表 符号 含义 Rn R0～R7寄存器n=0～7 Direct 直接地址，内部数据区的地址RAM(00H～7FH) SFR(80H～FFH) B，ACC，PSW，IP，P3，IE，P2，SCON，P1，TCON，P0 @Ri 间接地址Ri=R0或R1 8051/31RAM地址(00H～7FH) 8052/32RAM地址(00H～FFH) #data 8位常数 #data16 16位常数 Addr16 16位的目标地址 Addr11 11位的目标地址 Rel 相关地址 bit 内部数据RAM(20H～2FH)，特殊功能寄存器的直接地址的位 2指令介绍 指令 字节 周期 动作说明 算数运算指令 1．ADD A,Rn 1 1 将累加器与寄存器的内容相加，结果存回累加器 2．ADD A,direct 2 1 将累加器与直接地址的内容相加，结果存回累加器 3．ADD A,@Ri 1
将累加器与间接地址的内容相加，结果存回累加器4．ADD A,#data 2 1 将累加器与常数相加，结果存回累加器 5．ADDC A,Rn 1 1 将累加器与寄存器的内容及进位C相加，结果存回累加器6．ADDC A,direct 2 1 将累加器与直接地址的内容及进位C相加，结果存回累加器7．ADDC A,@Ri 1 1 将累加器与间接地址的内容及进位C相加，结果存回累加器8．ADDC A,#data 2 1 将累加器与常数及进位C相加，结果存回累加器 9．SUBB A,Rn 1 1 将累加器的值减去寄存器的值减借位C，结果存回累加器10．SUBB A,direct 2 1 将累加器的值减直接地址的值减借位C，结果存回累加器11．SUBB A,@Ri 1 1 将累加器的值减间接地址的值减借位C，结果存回累加器12．SUBB A，0data 2 1 将累加器的值减常数值减借位C，结果存回累加器 13．INC A 1 1 将累加器的值加1 14．INC Rn 1
8086/8088指令系统记忆表 数据寄存器分为: AH&AL＝AX(accumulator)：累加寄存器，常用于运算;在乘除等指令中指定用来存放操作数,另外,所有的I/O指令都使用这一寄存器与外界设备传送数据. BH&BL＝BX(base)：基址寄存器，常用于地址索引； CH&CL＝CX(count)：计数寄存器，常用于计数；常用于保存计算值,如在移位指令,循环(loop)和串处理指令中用作隐含的计数器. DH&DL＝DX(data)：数据寄存器，常用于数据传递。他们的特点是,这4个16位的寄存器可以分为高8位: AH, BH, CH, DH.以及低八位：AL,BL,CL,DL。这2组8位寄存器可以分别寻址，并单独使用。 另一组是指针寄存器和变址寄存器，包括： SP（Stack Pointer）：堆栈指针，与SS配合使用，可指向目前的堆栈位置； BP（Base Pointer）：基址指针寄存器，可用作SS的一个相对基址位置； SI（Source Index）：源变址寄存器可用来存放相对于DS段之源变址指针； DI（Destination Index）：目的变址寄存器，可用来存放相对于ES 段之目的变址指针。 指令指针IP(Instruction Pointer) 标志寄存器FR(Flag Register) OF(overflow flag) DF(direction flag) CF(carrier flag) PF(parity flag) AF(auxiliary flag) ZF(zero flag) SF(sign flag) IF(interrupt flag) TF(trap flag) 段寄存器(Segment Register) 为了运用所有的内存空间，8086设定了四个段寄存器，专门用来保存段地址： CS（Code Segment）：代码段寄存器； DS（Data Segment）：数据段寄存器； SS（Stack Segment）：堆栈段寄存器；
汇编语言指令集 一、数据传输指令 1. 通用数据传送指令. MOV(MOVe) 传送字或字节. MOVS(MOVe String) 串传送指令 MOVSX先符号扩展,再传送. MOVZX先零扩展,再传送. PUSH把字压入堆栈. POP把字弹出堆栈. PUSHA把AX,CX,DX,BX,SP,BP,SI,DI依次压入堆栈. POPA把DI,SI,BP,SP,BX,DX,CX,AX依次弹出堆栈. PUSHAD把EAX,ECX,EDX,EBX,ESP,EBP,ESI,EDI依次压入堆栈. POPAD把EDI,ESI,EBP,ESP,EBX,EDX,ECX,EAX依次弹出堆栈. BSWAP 交换32位寄存器里字节的顺序 XCHG (eXCHanG)交换字或字节.( 至少有一个操作数为寄存器,段寄存器不可作为操作数) CMPXCHG比较并交换操作数.( 第二个操作数必须为累加器AL/AX/EAX ) XADD先交换再累加.( 结果在第一个操作数里) XLAT(TRANSLATE) 字节查表转换. ── BX 指向一张256 字节的表的起点, AL 为表的索引值(0-255,即0-FFH); 返回AL 为查表结果. ( [BX+AL]->AL ) 2. 输入输出端口传送指令. IN I/O端口输入. ( 语法: IN 累加器, {端口号│DX} ) OUT I/O端口输出. ( 语法: OUT {端口号│DX},累加器) 输入输出端口由立即方式指定时, 其范围是0-255; 由寄存器DX 指定时,其范围是0-65535. 3. 目的地址传送指令. LEA (Load Effective Address)装入有效地址. 例: LEA DX,string ;把偏移地址存到DX. LDS (Load DS with pointer)传送目标指针,把指针内容装入DS. 例: LDS SI,string ;把段地址:偏移地址存到DS:SI. LES (Load ES with pointer)传送目标指针,把指针内容装入ES. 例: LES DI,string ;把段地址:偏移地址存到ES:DI. LFS 传送目标指针,把指针内容装入FS. 例: LFS DI,string ;把段地址:偏移地址存到FS:DI. LGS 传送目标指针,把指针内容装入GS. 例: LGS DI,string ;把段地址:偏移地址存到GS:DI. LSS 传送目标指针,把指针内容装入SS. 例: LSS DI,string ;把段地址:偏移地址存到SS:DI. 4. 标志传送指令. LAHF (Load AH with Flags)标志寄存器传送,把标志装入AH. SAHF (Store AH into Flgs)标志寄存器传送,把AH内容装入标志寄存器. PUSHF (PUSH the Flags)标志入栈. POPF (POP the Flags)标志出栈.
MIPS CPU的一次操作可加载或存储1到8个字节的数据。由于乘法的结果返回的速度不足以使下一条指令能够自动得到这个结果，乘法结果寄存器是互锁的（interlocked）。在乘法操作完成之前试图读取结果寄存器就是导致CPU停止运行，直到完成。 和其他一些更简单的RISC体系结构相比，MIPS体系结构的目标之一是：体系结构朝着64位发展，从而使得地址的段式结构变得没有任何必要。（在64位版本的X86核PowerPC中还有这个负担） 功能分组： 空操作：nop、ssnop（不能和其他指令同时发射，至少需要一个时钟周期） 寄存器间的数据传送指令：move、movf、movt、movn、movz（后四个为条件传递指令） 常数加载指令：dla、la（获取某些标号地址或程序中变量地址的宏指令）；dli、li（加载常数立即数指令）；lui（加载高位立即数指令） 算术/逻辑操作指令：addu、addiu、daddu，daddiu（加法指令）；dsub、sub（会触发溢出陷入的减法操作）；dsubu、subu（普通减法指令）；abs、dabs（求绝对值操作）；dneg、neg、dnegu、negu（一元非操作）；and、andi、or、ori、xor、xori、nor、not（按位逻辑指令）；drol、dror、rol、ror（循环左移和右移）；dsll、dsll32、dsllv（64位左移，低位补零）；dsra、dsra32、dsrav（64位算术右移指令）；dsrl、dsrl32、dsrlv（64位逻辑右移指令）；sll、sllv（32位左移指令）；sra、srav（32位算术右移指令）；srl、srlv（32位逻辑右移指令）；slt、slti、sltiu、sltu（硬件指令，条件满足就写入1，否则写0）；seq、sge、sgeu、sgt、sgtu、sle、slue、sne （根据更复杂的条件设置目的寄存器的宏指令） 整数乘法、除法以及求余指令：ddiv、ddivu、div、divu（整数除法的3操作数宏指令分别处理64位或32位有符号或无符号数）；divo、divou（明确该指令是带有溢出检查的除法指令）；dmul、mul（3操作数64位或32位乘法指令，没有溢出检查）；mulo、mulou、dmulo、dumlou（乘法宏指令，如果结果不能存入一个通用寄存器，发生溢出，触发异常）；dmult、dmultu、mult、multu（执行有符号/无符号32/64位乘法的机器指令）；drem、dremu、rem、remu（求余操作）；mfhi、mflo、mthi、mtlo（用于访问整数乘除单元的结果寄存器hi和lo）存取指令（内存访问指令）：lb、lbu（加载一个字节，高位可以补零，或进行符号扩展，以补充整个寄存器的长度）；ld（加载一个双字）；ldl、ldr、lwl、lwr、sdl、sdr、swl、swr（向左、向右加载、存储一个字、双字）；lh、lhu（加载一个半字，高位可以补零，或进行符号扩展，以补充整个寄存器的长度）；lw、lwu（加载一个字）；pref、prefx（把数据预取到缓冲）；sb、sd、sh、sw（存储字节、双字、半字、字）；uld、ulh、ulhu、ulw、usd、usw、ush(地址非对齐的数据存取宏指令)；l.d、l.s、s.d、s.s（存取双精度和单精度浮点数的指令，地址必须对齐）；ldxcl、lwxcl、sdxcl、swxcl（采用基址寄存器+偏移寄存器的寻址方式存取指令）；跳转、分支和子程序调用指令：j（无条件跳转到一个绝对地址，访问256M的代码空间）；jal、jalr（直接或间接子程序调用，这种跳转不仅能跳转到指定地址，而且可以顺便把返回地址（当前指令地址+8）放到ra寄存器中）；b（基于当前指令地址的无条件相对跳转）；bal （基于当前地址的函数调用指令）；bc0f、bc0f1、bc0t、bc0t1、bc2f、bc2f1、bc2t、bc2t1（根据协处理器0和2的条件标志进行跳转）；bc1f、bc1f1、bc1t、bc1t1（根据浮点条件标志位进行跳转）；beq、beq1、beqz、beqz1、bge、bge1、bgeu、bgeu1、bgez、bgez1、bgt、bgt1、bgtu、bgtu1、bgtz、bgtz1、ble、ble1、bleu、bleu1、blez、blez1、blt、blt1、bltu、bltu1、bltz、bltz1、bne、bnel、bnez、bnezl（双操作数和单操作数的比较跳转指令）；bgeza1、bgeza11、bltza1、bltza11（如果需要，这些指令是用于有条件函数调用的原始机器指令）； 断点及陷阱指令：break（产生一个“断点”类型的异常）；sdbbp（产生EJTAG异常的断点指令）；syscall（产生一个约定用于系统调用的异常类型）；teq、teqi、tge、tgei、tgeiu、tgeu、tlt、tlti、tltiu、tltu、tne、tnei（条件异常指令，对一个或两个操作数进行条件测试）；
附录 附录A 常用80x86指令速查表 指令按助记符字母顺序排列，缩写、符号约定如下： (1) 指令中，dst, src表示目的操作数和源操作数。仅一个操作数时，个别处也表示为opr。 (2) imm表示立即数，8/16/32位立即数记作：imm8/imm16/imm32。 (3) reg表示通用寄存器，8/16/32位通用寄存器记作：reg8/reg16/reg32。 (4) mem表示内存操作数，8/16/32等内存操作数记作：mem8/mem16/mem32等。 (5) seg表示段寄存器，CS, DS, SS, ES, FS, GS。 (6) acc表示累加器，8/16/32累加器对应AL/AX/EAX。 (7)OF, SF, ZF, AF, PF, CF分别表示为O, S, Z, A, P, C，相应位置为：字母，根据结果状态设置；？，状态不确定；-，状态不变；1，置1；0，清0；例如：0 S Z ? P -表示：OF清0，AF不确定，CF不变，其它根据结果设置。若该栏空白，则表示无关。 (8)寄存器符号诸如(E)CX, (E)SI, (E)DI, (E)SP, (E)BP和(E)IP等，表示在16地址模式下使用16位寄存器(如CX)，或在32地址模式下使用32位寄存器(如ECX)。 (9)周期数表示指令执行所需的CPU时钟周期个数，即执行时间为：周期数/主频(秒)。 (10)诸如(386+)是表示该指令只能用于80386及以后微处理器上。
·252·
附录 ·253·
·254·
附录 ·255·
·256·
第四章MIPS指令系统和汇编语言 1.考研预测：出题特点总结 本章是对统考408内容来说，本章是新增的章节。此外北航961大纲中制定了要考MIPS 指令集，从15年961真题来看MIPS是重中之重。但是今年计组并没有指定具体的教材，但大纲明确要求掌握MIPS指令集，所以还是建议考生将《计算机组成与设计：硬件/软件接口》中文版（原版第三版或第四版）作为本章的参考书籍。 本章大致内容是MIPS的基础知识，难度并不大。考生应该将重点放在MIPS指令集的基础上，考察C语言中的语句转换为对应的MIPS指令，所以需要熟练掌握C语言中一些语句对应的MIPS指令实现。本章出题很大可能就是C语言和MIPS汇编语言之间的转换，也可能涉及到第五章CPU指令流水线等内容。 2.考研知识点系统整理：梳理考点，各个击破 3.1 指令系统概述 机器指令要素 操作码：指明进行的何种操作 源操作数地址：参加操作的操作数的地址，可能有多个。 目的操作数地址：保存操作结果的地址。 下条指令的地址：指明下一条要运行的指令的位置，一般指令是按顺序依次执行的，所以绝大多数指令中并不显式的指明下一条指令的地址，也就是说，指令格式中并不包含这部分信息。只有少数指令需要显示指明下一条指令的地址。
指令执行周期 3.2 指令格式 一台计算机指令格式的选择和确定要涉及多方面的因素，如指令长度、地址码结构以及操
作码结构等，是一个很复杂的问题，它与计算机系统结构、数据表示方法、指令功能设计等都密切相关。 指令的基本格式 一条指令就是机器语言的一个语句，它是一组有意义的二进制代码，指令的基本格式如下： （ 其中A1为第一操作数地址，A2为第二操作数地址，A3为操作结果存放地址。 这条指令的含义：(A1)OP(A2)→A3 式中OP表示双操作数运算指令的运算符号，如“+”或“–”等。 （2）二地址指令
汇编语言的所有指令数据传送指令集 MOV 功能: 把源操作数送给目的操作数 语法: MOV 目的操作数,源操作数 格式: MOV r1,r2 MOV r,m MOV m,r MOV r,data XCHG 功能: 交换两个操作数的数据 语法: XCHG 格式: XCHG r1,r2 XCHG m,r XCHG r,m PUSH,POP 功能: 把操作数压入或取出堆栈 语法: PUSH 操作数POP 操作数 格式: PUSH r PUSH M PUSH data POP r POP m PUSHF,POPF,PUSHA,POPA 功能: 堆栈指令群 格式: PUSHF POPF PUSHA POPA LEA,LDS,LES 功能: 取地址至寄存器 语法: LEA r,m LDS r,m LES r,m XLAT(XLATB) 功能: 查表指令 语法: XLAT XLAT m 算数运算指令 ADD,ADC 功能: 加法指令 语法: ADD OP1,OP2 ADC OP1,OP2 格式: ADD r1,r2 ADD r,m ADD m,r ADD r,data 影响标志: C,P,A,Z,S,O SUB,SBB 功能:减法指令 语法: SUB OP1,OP2 SBB OP1,OP2 格式: SUB r1,r2 SUB r,m SUB m,r SUB r,data SUB m,data 影响标志: C,P,A,Z,S,O
INC,DEC 功能: 把OP的值加一或减一 语法: INC OP DEC OP 格式: INC r/m DEC r/m 影响标志: P,A,Z,S,O NEG 功能: 将OP的符号反相(取二进制补码) 语法: NEG OP 格式: NEG r/m 影响标志: C,P,A,Z,S,O MUL,IMUL 功能: 乘法指令 语法: MUL OP IMUL OP 格式: MUL r/m IMUL r/m 影响标志: C,P,A,Z,S,O(仅IMUL会影响S标志) DIV,IDIV 功能:除法指令 语法: DIV OP IDIV OP 格式: DIV r/m IDIV r/m CBW,CWD 功能: 有符号数扩展指令 语法: CBW CWD AAA,AAS,AAM,AAD 功能: 非压BCD码运算调整指令 语法: AAA AAS AAM AAD 影响标志: A,C(AAA,AAS) S,Z,P(AAM,AAD) DAA,DAS 功能: 压缩BCD码调整指令 语法: DAA DAS 影响标志: C,P,A,Z,S 位运算指令集 AND,OR,XOR,NOT,TEST 功能: 执行BIT与BIT之间的逻辑运算 语法: AND r/m,r/m/data OR r/m,r/m/data XOR r/m,r/m/data TEST r/m,r/m/data NOT r/m 影响标志: C,O,P,Z,S(其中C与O两个标志会被设为0) NOT指令不影响任何标志位 SHR,SHL,SAR,SAL 功能: 移位指令 语法: SHR r/m,data/CL SHL r/m,data/CL SAR r/m,data/CL SAL r/m,data/CL
汇编语言指令集 数据传送指令集 MOV 功能: 把源操作数送给目的操作数 语法: MOV 目的操作数,源操作数 格式: MOV r1,r2 MOV r,m MOV m,r MOV r,data XCHG 功能: 交换两个操作数的数据 语法: XCHG 格式: XCHG r1,r2 XCHG m,r XCHG r,m PUSH,POP 功能: 把操作数压入或取出堆栈 语法: PUSH 操作数POP 操作数 格式: PUSH r PUSH M PUSH data POP r POP m PUSHF,POPF,PUSHA,POPA 功能: 堆栈指令群 格式: PUSHF POPF PUSHA POPA LEA,LDS,LES 功能: 取地址至寄存器 语法: LEA r,m LDS r,m LES r,m XLAT(XLATB) 功能: 查表指令 语法: XLAT XLAT m 算数运算指令 ADD,ADC 功能: 加法指令 语法: ADD OP1,OP2 ADC OP1,OP2 格式: ADD r1,r2 ADD r,m ADD m,r ADD r,data 影响标志: C,P,A,Z,S,O SUB,SBB 功能:减法指令 语法: SUB OP1,OP2 SBB OP1,OP2
格式: SUB r1,r2 SUB r,m SUB m,r SUB r,data SUB m,data 影响标志: C,P,A,Z,S,O INC,DEC 功能: 把OP的值加一或减一 语法: INC OP DEC OP 格式: INC r/m DEC r/m 影响标志: P,A,Z,S,O NEG 功能: 将OP的符号反相(取二进制补码) 语法: NEG OP 格式: NEG r/m 影响标志: C,P,A,Z,S,O MUL,IMUL 功能: 乘法指令 语法: MUL OP IMUL OP 格式: MUL r/m IMUL r/m 影响标志: C,P,A,Z,S,O(仅IMUL会影响S标志) DIV,IDIV 功能:除法指令 语法: DIV OP IDIV OP 格式: DIV r/m IDIV r/m CBW,CWD 功能: 有符号数扩展指令 语法: CBW CWD AAA,AAS,AAM,AAD 功能: 非压BCD码运算调整指令 语法: AAA AAS AAM AAD 影响标志: A,C(AAA,AAS) S,Z,P(AAM,AAD) DAA,DAS 功能: 压缩BCD码调整指令 语法: DAA DAS 影响标志: C,P,A,Z,S 位运算指令集 AND,OR,XOR,NOT,TEST 功能: 执行BIT与BIT之间的逻辑运算 语法: AND r/m,r/m/data OR r/m,r/m/data XOR r/m,r/m/data TEST r/m,r/m/data NOT r/m 影响标志: C,O,P,Z,S(其中C与O两个标志会被设为0) NOT指令不影响任何标志位SHR,SHL,SAR,SAL 功能: 移位指令 语法: SHR r/m,data/CL SHL r/m,data/CL SAR r/m,data/CL SAL r/m,data/CL 影响标志: C,P,Z,S,O ROR,ROL,RCR,RCL
?PTR?操作符：强制类型转换 MOV BYTE PTR [BX], 20H ；1B立即数20H送DS:[BX] MOV WORD PTR [BX], 20H ；立即数20H送DS:[BX]， ；00H送DS:[BX+1] 2．LEA(Load Effective Address) 设:变量X的偏移地址为1020H , (BP)=0020H 执行指令后： LEA DX, X LEA BX, [BP] ; 执行后, (DX) = 1020H ; 执行后, (BX) = 0020H 3.地址传送指令LDS,LES LDS REG16, MEM ; 从存储器取出4B，送入REG16和DS LES REG16, MEM ; 从存储器取出4B，送入REG16和ES 4.符号扩展指令CBW,CWD CBW ；将AL寄存器内容符号位扩展到AH CWD ；将AX寄存器内容符号位扩展到DX 设:（AX）= 8060H,(DX)=1234H 执行下列指令后 CBW ；（AX）= 0060H 设:（AX）= 8060H,(DX)=1234H 执行下列指令后 CWD ；（DX）= 0FFFFH，（AX）= 8060H 5.交换指令XCHG 例如，（AX）= 5678H 执行下面指令后 XCHG AH, AL ；（AX）= 7856H 6.换码指令XLAT XLAT ；AL←DS: [BX+AL] 表格的首地址事先存放在内存逻辑地址DS: BX中， AL的内容是相对于表格的位移量， 把对应内存的内容取出放在AL寄存器。 7.逻辑运算符 SHR（右移） SHL（左移） AND（与） OR（或） XOR（异或）
常用汇编指令:MOV指令为双操作数指令,两个操作数中必须有一个是寄存器. MOV DST , SRC // Byte / Word 执行操作: dst = src 1.目的数可以是通用寄存器, 存储单元和段寄存器(但不允许用CS段寄存器). 2.立即数不能直接送段寄存器 3.不允许在两个存储单元直接传送数据 4.不允许在两个段寄存器间直接传送信息 PUSH入栈指令及POP出栈指令: 堆栈操作是以"后进先出"的方式进行数据操作. PUSH SRC //Word 入栈的操作数除不允许用立即数外，可以为通用寄存器，段寄存器(全部)和存储器. 入栈时高位字节先入栈，低位字节后入栈. POP DST //Word 出栈操作数除不允许用立即数和CS段寄存器外, 可以为通用寄存器,段寄存器和存储器. 执行POP SS指令后,堆栈区在存储区的位置要改变. 执行POP SP 指令后,栈顶的位置要改变. XCHG(eXCHanG)交换指令: 将两操作数值交换. XCHG OPR1, OPR2 //Byte/Word 执行操作: Tmp=OPR1 OPR1=OPR2 OPR2=Tmp 1.必须有一个操作数是在寄存器中 2.不能与段寄存器交换数据 3.存储器与存储器之间不能交换数据. XLAT(TRANSLATE)换码指令: 把一种代码转换为另一种代码. XLAT (OPR 可选) //Byte 执行操作: AL=(BX+AL) 指令执行时只使用预先已存入BX中的表格首地址,执行后,AL中内容则是所要转换的代码. LEA(Load Effective Address) 有效地址传送寄存器指令 LEA REG , SRC //指令把源操作数SRC的有效地址送到指定的寄存器中. 执行操作: REG = EAsrc 注: SRC只能是各种寻址方式的存储器操作数,REG只能是16位寄存器 MOV BX , OFFSET OPER_ONE 等价于LEA BX , OPER_ONE MOV SP , [BX] //将BX间接寻址的相继的二个存储单元的内容送入SP中 LEA SP , [BX] //将BX的内容作为存储器有效地址送入SP中 LDS(Load DS with pointer)指针送寄存器和DS指令 LDS REG , SRC //常指定SI寄存器。 执行操作: REG=(SRC), DS=(SRC+2) //将SRC指出的前二个存储单元的内容送入指令中指定的寄存器中，后二个存储单元送入DS段寄存器中。 LES (Load ES with pointer) 指针送寄存器和ES指令 LES REG , SRC //常指定DI寄存器 执行操作: REG=(SRC) , ES=(SRC+2) //与LDS大致相同,不同之处是将ES代替DS而已. LAHF( Load AH with Flags ) 标志位送AH指令
功能 应用实例 LB 从存储器中读取一个字节的数据到寄存器中 LB R1, 0(R2) LH 从存储器中读取半个字的数据到寄存器中 LH R1, 0(R2) LW 从存储器中读取一个字的数据到寄存器中 LW R1, 0(R2) LD 从存储器中读取双字的数据到寄存器中 LD R1, 0(R2) L.S 从存储器中读取单精度浮点数到寄存器中 L.S R1, 0(R2) L.D 从存储器中读取双精度浮点数到寄存器中 L.D R1, 0(R2) LBU 功能与LB指令相同，但读出的是不带符号的数据LBU R1, 0(R2) LHU 功能与LH指令相同，但读出的是不带符号的数据LHU R1, 0(R2) LWU 功能与LW指令相同，但读出的是不带符号的数据LWU R1, 0(R2) SB 把一个字节的数据从寄存器存储到存储器中 SB R1, 0(R2)
把半个字节的数据从寄存器存储到存储器中 SH R1，0(R2) SW 把一个字的数据从寄存器存储到存储器中 SW R1, 0(R2) SD 把两个字节的数据从寄存器存储到存储器中 SD R1, 0(R2) S.S 把单精度浮点数从寄存器存储到存储器中 S.S R1, 0(R2) S.D 把双精度数据从存储器存储到存储器中 S.D R1, 0(R2) DADD 把两个定点寄存器的内容相加，也就是定点加 DADD R1,R2,R3 DADDI 把一个寄存器的内容加上一个立即数 DADDI R1,R2,#3 DADDU 不带符号的加 DADDU R1,R2,R3 DADDIU 把一个寄存器的内容加上一个无符号的立即数 DADDIU R1,R2,#3 ADD.S 把一个单精度浮点数加上一个双精度浮点数，结果是单精度浮点数ADD.S F0,F1,F2 ADD.D 把一个双精度浮点数加上一个单精度浮点数，结果是双精度浮点数ADD.D F0,F1,F2
MIPS Instructions Note: You can have this handout on both exams. Instruction Formats : Instruction formats: all 32 bits wide (one word): 6 5 5 5 5 6 +--------+--------+-------+-------+------+--------+ R-type format| Op-code| R s | R t | R d | SA |Funct-code | +--------+--------+-------+-------+------+--------+ 6 5 5 16 +--------+--------+-------+------------------------+ I-type format|Op-code | R s | R t | 2’s complement constant| +--------+--------+-------+------------------------+ 6 26 +--------+-----------------------------------------+ J-type format| Op-code| jump_target | +--------+-----------------------------------------+ ^ ^ | | bit 31 bit 0 Instructions and their formats General notes: a. R s , R t , and R d specify general purpose registers b. Square brackets ([]) indicate “the contents of” c. [PC] specifies the address of the instruction in execution d. I specifies part of instruction and its subscripts indicate bit positions of sub-fields e. || indicates concatenation of bit fields f. Superscripts indicate repetition of a binary value g. M{i} is a value (contents) of the word beginning at the memory address i h. m{i} is a value (contents) of the byte at the memory address i i. all integers are in 2’s complement representation if not indicated as unsigned 1. addition with overflow: add instruction +--------+-------+-------+-------+-------+--------+ R-type format | 000000 | R s | R t | R d | 00000 | 100000 | +--------+-------+-------+-------+-------+--------+ Effects of the instruction: R d <-- [R s ] + [R t ]; PC <-- [PC] + 4 (If overflow then exception processing) Assembly format: add R d ,R s ,R t