在MIPS64中加载地址

Question

这可能是我没有注意到的一件简单而明显的事情，但是如何在MIPS64处理器中加载地址呢？在MIPS32处理器中，以下汇编程序伪指令：

la $at, LabelAddr

扩展为：

lui $at, LabelAddr[31:16]
ori $at,$at, LabelAddr[15:0]

查看MIPS64指令集，我发现lui仍然将16位立即数加载到32位字的上半部分。似乎没有任何类型的扩展指令将立即数加载到64位字的高位区域。看起来，要做la伪指令的等价物，我需要扩展成类似下面这样的代码：

lui $at, LabelAddr[63:48]
ori $at, $at, LabelAddr[47:32]
sll $at, 16
ori $at, $at, LabelAddr[31:16]
sll $at, 16
ori $at, $at, LabelAddr[15:0]

这让我觉得有点...对于像加载地址这样基本的事情，我很费解，所以它让我确信我忽略了一些东西。

我忽略了什么(如果有的话)？

Answer 1

我认为如果你需要加载很多常量，你应该把它放在当前代码附近的常量池(也就是"literal pool")中，然后通过ld指令加载它。

例如：$s0包含池的基地址，而您要加载的常量位于偏移量48处，您可以通过指令ld $t1, 48($s0)将其加载到$t1

这种技术在ARM中非常常见，指令只能加载12位立即数(只有更高版本的ARM才能加载16位立即数，但有一些限制)。它也在Java中使用。

然而，不知何故，MIPS编译器仍然总是generate multiple instructions to load a 64-bit immediate。例如，要在MIPS上加载0xfedcba0987654321，gcc使用

    li      $2,-9568256       # 0xffffffffff6e0000
    daddiu  $2,$2,23813
    dsll    $2,$2,17
    daddiu  $2,$2,-30875
    dsll    $2,$2,16
    daddiu  $2,$2,17185

许多其他RISC体系结构有更有效的方法来加载立即数，因此它们需要更少的指令，但仍然至少需要4条指令。在这些情况下，指令缓存成本可能低于数据缓存成本，或者可能有人只是不喜欢这种想法

Here's an example of handwritten constant pool on MIPS

# load pool base address
    dla $s0, pool
foo:
# just some placeholder
    addu $t0, $t0, $t1
bar:
# load from pool
    ld $a0, pool_foo($s0)
    ld $a1, pool_bar($s0)

.section pool
# macro helper to define a pool entry
.macro ENTRY label
pool_entry_\label\(): .quad \label
.equ pool_\label\(), pool_entry_\label - pool
.endm
ENTRY foo
ENTRY bar

我没能说服任何MIPS编译器发出一个文字池，除了here's a compiler-generated example on ARM

Answer 2

地址，所以它让我确信我忽略了一些东西。我忽略了什么(如果有的话)？

您遗漏的是，即使在Mips64中，指令大小也保持为32位(4字节)。在这个32位机器码编码系统中，翻译成'lui‘+ 'ori’的'la‘组合最多可以处理32位的值(地址)。4字节机器指令中没有足够的位来轻松地对64位地址进行编码。为了处理64位地址，使用了更多的相同地址的迭代(lui+ori)和移位(DSL1)。

Paxym