assembly - 计算偏移量

Question

我有一个家庭作业问题。

我在 0x88888888 处有一条 BNE 指令，我需要知道合法的跳转范围是多少。

我的理论是偏移量告诉我我可以走:

• 从 0x8888888 - 4 * 2¹⁵
• 至 0x88888888 + 4 * (2¹⁵-1)

我真的不明白为什么以及如何工作，有人可以解释一下吗？

Answer 1

查找显示指令编码的指令引用，例如 http://en.wikipedia.org/wiki/MIPS_architecture

000100ss sssttttt CCCCCCCC CCCCCCCC

s 和 t 保存正在比较的寄存器，5 位，每个给出寄存器 0 - 31。低16位是以指令为单位的偏移量。

(对于 mips)从程序员的角度来看，假设程序计数器领先 1 条指令，4 个字节。因此，对于地址 0x88888888，请使用地址 0x88888888+4 = 0x8888888C 进行计算。

指令编码使用二进制补码，因此最大前向分支是 0x7FFF 指令，即 0x7FFF<<2 = 0x1FFFC 字节。当符号扩展为 0xFFFF8000 条指令时，最大向后分支为 0x8000，以字节为单位，即 0xFFFF8000<<2 = 0xFFFE000

0x8888888C + 0x0001FFC = 0x888A8888
0x8888888C + 0xFFFE000 = 0x88868888

通过对工作汇编器生成的工作代码进行反汇编，可以非常简单地找出程序计数器的调整。 (加上指令引用至少足以看到您必须使用的位数)。

00002030 <back>:
    2034:
    2038:   1443fffd    bne v0,v1,2030 <back>
    203c:   00000000    nop
    2040:   1443fffb    bne v0,v1,2030 <back>
    2044:   00000000    nop
    2048:   1443fff9    bne v0,v1,2030 <back>
    204c:   00000000    nop
    2050:   14430003    bne v0,v1,2060 <fore>
    2054:   00000000    nop
    2058:   14430001    bne v0,v1,2060 <fore>
    205c:   00000000    nop

00002060 <fore>:

0x1443FFFD 和 0x1443FFFB 相距 8 个字节，并且相距两条指令。指令中偏移量之间的差异为 2，这意味着编码是以指令/字为单位，而不是以字节或半字为单位。前向引用比较容易做到，首先0x2060 - 0x2050是0x10字节，也就是4条指令。偏移量是 3 条指令，0x2060 减去 3 条指令是 0x2054 执行 bne 的指令之后的下一条指令(很有意义，无论是否流水线，PC 通常至少在执行时至少在下一条指令上，并且当您使用电脑执行数学运算时，电脑已经完成了该操作)。这可以通过其他三个分支来验证。 0x2058 表示如果不相等则跳转到一个指令头，这意味着 pc 是 0x205C，领先一位。 0xFFFD，反转并添加 1 = 2+1 = 3，因此要向后移动 3 并到达 0x2030，您需要位于 0x203C，即编码指令前一位。 0xFFFB 4+1 = 5，向后5个指令，这意味着您从0x2044开始，即用0xFFFB编码的分支之后的指令。

其他指令集就没那么简单了。 Arm相当简单，arm和thumb模式都假设从包含指令开头的地址开始有两条指令，因此在thumb模式下为4字节，arm模式为8字节。即使thumb2主要是32位指令，从程序员的角度来看，程序计数器也领先2条指令。

可变字长指令集，不像arm、mips等那么规则。要么硬件像thumb2那样使用固定规则，尽管预取了实际地址。或者您必须从指令的大小知道程序计数器的位置并使用该引用。请注意，也许这些处理器的第一次切割，程序计数器在执行时就在前面一两个指令处，但是埋在其中许多指令(arm、mips)中的流水线预取地址可能是规则的，但前面更远，或者当你可以通过分支预测进行超标量，取指可以在任何地方，甚至可以接触硬件中的寄存器(好的硬件设计不会在简单读取时修改任何内容，只写入，你不会读取值并自动递增硬件指针，例如，至少)适用于可在许多处理器上使用的 pci(e) 硬件。