c - 在 MIPS 中扩展或避免 addiu

Question

我已经用 C 语言实现了一个程序(一个全连接层)，它需要编译成 MIPS 才能在特定的微处理器上运行，以便测试微处理器的功能。由于 ADDIU 指令不是该处理器指令集的一部分，我正在编辑 C 程序以在编译时生成更少的 ADDIU 指令，并尝试从 MIPS 代码中编辑剩余的指令(允许 ADD 和 ADDU)。但是，我是 MIPS 的新手，希望确保我的编辑不会改变程序的功能。是否有使用其他指令的 ADDIU 扩展？如果没有，关于如何更改程序逻辑以避免使用它们的任何想法？

我正在为具有有限 MIPS 指令集的特定微处理器开发测试。编译代码中的许多有问题的指令可以扩展为仅使用集合中的指令，因此我将编辑编译代码以包含这些扩展。但是，根据我看到的扩展指南，ADDIU 似乎没有扩展。

我已经通过将常用值存储为常量来摆脱一些 ADDIU 指令，因此我可以在其余 C 代码中引用变量而不是文字，从而产生 ADDU 指令(这是允许的)。我无法编辑的 ADDIU 指令出现在以下位置:

操作或访问堆栈和帧指针的值。我曾考虑将加数硬编码为常量，但我不确定这是否可行，或者是否会改变相关值。

    e.g. addiu   $sp,$sp,-3840
    e.g. addiu   $3,$fp,52

使用 %hi 和 %lo 分别访问 32 位整数的高/低部分并将它们加在一起 ​​

e.g.    lui     $2,%hi(output_layer.3511)
        addiu   $2,$2,%lo(output_layer.3511)

注意:output_layer 是一个 32 位整数数组。

当我在 C 中编译“mod”函数时出现的 Addiu 指令(扩展 mod 函数以“艰难的方式”获得剩余部分没有帮助)例如fracPart = currentInput % 256;在 C
编译为

lw      $3,40($fp)
        li      $2,-2147483648                  # 0xffffffff80000000
        ori     $2,$2,0xff
        and     $2,$3,$2
        bgez    $2,$L17
        nop

        addiu   $2,$2,-1
        li      $3,-256           # 0xffffffffffffff00
        or      $2,$2,$3
        addiu   $2,$2,1
$L17:
        sw      $2,48($fp)

目标是工作 MIPS 代码，它只包含这个特定微处理器指令集中的指令，不包括 ADDIU。

Answer 1

addiu 和 addi 几乎相同。唯一的区别是addi在加法出现溢出时会产生异常，而addiu不会产生溢出。

所以，你可以用addi替换所有addiu。

Manipulating or accessing the values of the stack and frame pointers. I've thought about hard-coding the addends as constants, but I'm not sure if that's even possible or if it would change the values in question.

用 addi 替换 addi 没问题。任何健全的软件都无法在 sp/fp 中创建在这种情况下会产生溢出的地址。

Accessing the high/low parts of 32-bit integers separately using %hi and %lo and adding them together

您可以使用 addi，但人们通常使用 ori 进行此操作。

lui     $2,%hi(output_layer.3511)
ori     $2,$2,%lo(output_layer.3511)

在任何一种情况下，都不存在溢出的风险(因为 16 LSB 被 lui 清除)并且 addi、addiu 和 ori 是严格等效的。

Addiu instructions that occur when I compile the "mod" function in C (expanding the mod function to get the remainder "the hard way" didn't help) e.g. fracPart = currentInput % 256; in C compiles to

   lw      $3,40($fp)
   li      $2,-2147483648                  # 0xffffffff80000000
   ori     $2,$2,0xff
   and     $2,$3,$2
   bgez    $2,$L17
   nop

   addiu   $2,$2,-1
   li      $3,-256           # 0xffffffffffffff00
   or      $2,$2,$3
   addiu   $2,$2,1
$L17:
   sw      $2,48($fp)

这段代码看起来很奇怪。为什么不将两行 (li+ori) 替换为

    li      $2, 0xffffffff800000ff

最后一部分(在 bgez 之后)仅由严格的负数执行，对它们来说，它相当于 or用0xffffffffffffff00，这对addiu似乎没用……
反正他们也可以用addi代替。

编辑:

如果 addi 不可用，您可以在空闲寄存器中复制立即数，然后使用该寄存器执行 add/addu。在大多数 MIPS 约定中，$1 用于存储 asm 的临时数据，并且从未被编译器使用。所以你可以自由使用它(前提是你不使用可能使用这个寄存器的宏)。

addiu 的系统翻译可以是

    addiu $d, $s, imm
## ->
    ori   $1, $0, imm
    add   $d, $s, $1

ori 和 add 都是真正的指令，$1 可以安全使用。在某些汇编器中，您必须使用 $at(汇编器临时)而不是 $1。