第一章 mips cpu 體系結構概述
陳懷臨1。序言
本文介紹mips體系結構，著重於其暫存器約定，mmu及儲存管理，異常和中斷處理等等。
通過本文，希望能提供乙個基本的輪廓概念給對mips cpu及之上os有興趣的讀者。
並能開始閱讀更詳細的歸約(specification)資料。
mips是最早的，最成功的risc(reduced instruction set computer)處理 器之一，起源於stanford univ的電機系. 其創始人 john l. hennessy在2023年在矽谷創立
了mips inc. 公司(www.mips.com)。john l. hennessy目前是stanford univ. 的校長。在此之前，他是 stanford電子工程學院的dean。cs專業的學生都知道兩本著名的書：
「computer organization and design : the hardware/software inte***ce」 和
指令集詳細的資料請參閱mips歸約。
一般而言，mips指令系統有：mips i；mips ii；mips iii 和mips iv。可想而知，指令系統是向後相容的。例如，基於mips ii的**可以在mip iii和mips iv的處理器上跑一跑：-)
下面是當我們用gcc時，如何指定指令和cpu的選項。
下面是幾點補充：
*mips指令是32位長，即使在64位的cpu上。這對於區域性跳轉指令的理解很有幫助。
比如：j (target)；jal (target)。j和jal的opercode是6位，剩下的26為存放跳轉偏移量。由於任何乙個指令都是32位(或4位元組)對齊(align)的，所以j 和jal最大的伸縮空間是2^28=256m。如果你的程式要作超過256m的跳轉，你就必須用jalr或jr，通過乙個gpr暫存器來存放你的跳轉位址。由於乙個暫存器是32或64位的，你就沒有任何限制了。
*mips cpu的sr(status register)中有幾位是很重要的設定，當我們選擇指令系統或要用64位的mips的cpu core在32模式下(絕大多數情況，弟兄們 別告訴我你在寫64位的程式：--) )。
sr[xx]：
1：mips iv instruction set usable
0：mips iv instruction set unusable
sr[kx]
sr[sx]
sr[ux]：
0：cpu工作在32位模式下
1：cpu工作在64位模式下
object檔案。你就會一目了然了。
*一定要記住：mips i，ii， iii和iv指令系統不包含priviledged instructions。
換句話說，都是那些在user mode下可以用的指令(當然kernel下也能用)。對於cpo的操作不屬於指令系統。
*有一點在mips cpu下，要千萬注意：align。mips對align的要求是嚴厲的。這一點與powerpc是天壤之別。指令必須是32位對齊。資料型別必須在她們的的
大小邊界對齊。簡單的比如：when cpu running under 32bit mode, int must 32bit aligned; long 32bit aligned; pointer must be 32bit aligned; char must 8 bit aligned. long long must 64 bit aligned;關於這一點 ，我是吃過苦頭的。當然我知道大家還會犯錯在這裡：--)，即使知道了。有些事情學是沒用的：--)。一定要注意。
*我建議讀者閱讀specification時要花時間看一看指令系統的定義。其實不難。每一種指令不外乎幾個域(fields)。
MIPS體系結構 1
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