汇编代码中％lo（source）（$ 6）和.frame是什么意思？

Question

我汇编了一个简单的c程序来进行mips，并尝试理解汇编代码。通过与C代码进行比较，我几乎了解了它，但是仍然遇到了一些问题。

我使用mips-gcc生成汇编代码：$ mips-gcc -S -O2 -fno-delayed-branch -I / usr / include lab3_ex3.c -o lab3_ex3.s

这是我对汇编代码如何工作的猜测：

main是程序的入口。

$6是源数组的地址。

$7是目标数组的地址。

$3是源数组的大小。

[$2是变量k，并初始化为0。

$L3是循环

[$5和$4是source[k]和dest[k]的地址。

[sw $3,0($5)等效于将source[k]存储在$3中。

[lw $3,4($4)等效于将source[k]分配给dest[k]。

[addiu $2,$2,4等效于k++。

bne $3, $0, $L3表示如果source[k]为零，则退出循环，否则跳至标签$L3。

$L2只是做一些清理工作。

将$2设置为零。

跳转到$31（返回地址）。

我的问题是：

1. .frame $sp,0,$31做什么？
2. 为什么用lw $3,4($4)代替lw $3,0($4)
3. [%lo(source)($6)表示什么意思？ （$ hi和$ lo $寄存器用于乘法运算，为什么在这里使用它们？）

谢谢。

C

int source[] = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 0};
int dest[10];

int main ( ) {
    int k;
    for (k=0; source[k]!=0; k++) {
    dest[k] = source[k];
    }
    return 0;
}

组装

.file   1 "lab3_ex3.c"
    .section .mdebug.eabi32
    .previous
    .section .gcc_compiled_long32
    .previous
    .gnu_attribute 4, 1
    .text
    .align  2
    .globl  main
    .set    nomips16
    .ent    main
    .type   main, @function
main:
    .frame  $sp,0,$31       # vars= 0, regs= 0/0, args= 0, gp= 0
    .mask   0x00000000,0
    .fmask  0x00000000,0
    lui $6,%hi(source)
    lw  $3,%lo(source)($6)
    beq $3,$0,$L2
    lui $7,%hi(dest)
    addiu   $7,$7,%lo(dest)
    addiu   $6,$6,%lo(source)
    move    $2,$0
$L3:
    addu    $5,$7,$2
    addu    $4,$6,$2
    sw  $3,0($5)
    lw  $3,4($4)
    addiu   $2,$2,4
    bne $3,$0,$L3
$L2:
    move    $2,$0
    j   $31
    .end    main
    .size   main, .-main
    .globl  source
    .data
    .align  2
    .type   source, @object
    .size   source, 28
source:
    .word   3
    .word   1
    .word   4
    .word   1
    .word   5
    .word   9
    .word   0

    .comm   dest,40,4
    .ident  "GCC: (GNU) 4.4.1"

Answer 1

首先，main，$L3和$L2是3个基本块的标签。您对它们的功能大致是正确的。

问题1：.frame在做什么

这不是MIPS指令。它是描述此功能（堆栈）框架的元数据：

• [$sp指向堆栈，$29的别名。
• 和堆栈帧的大小（0，因为该函数在堆栈上既没有局部变量也没有参数）。此外，该功能非常简单，可以与暂存器一起使用，并且不需要保存被调用者保存的寄存器$16-$23。
• 旧的返回地址（对于MIPS调用约定为$31）

有关MIPS调用约定的更多信息，请参见此doc。

[[问题2：为什么用$ 3,4（$ 4）代替$ 3,0（$ 4）

这是由于循环的优化。通常，加载和存储的顺序为：

加载源[0]
• 商店目标[0]
• 加载源[1]
• 商店目标[1]....
• 您假定循环完全在$L3中，并且包含load source[k]和store dest[k]。不是。有两个线索可以看到：

main块中的负载与循环外的任何负载都不对应
• 在基本块$L3中，存储在加载之前。
• 实际上，load source[0]在名为main的基本块中执行。然后，基本块$L3中的循环为store dest[k];load source[k+1];。因此，加载使用的偏移量比存储的偏移量大4，因为它正在加载下一次迭代的整数。

问题3：lo / hi语法是什么？

这与指令编码和指针有关。让我们假设一个32位体系结构，即一个指针是32位。像大多数固定大小的指令ISA一样，让我们​​假设指令大小也是32位。

从source / dest数组加载和存储之前，需要将它们的指针分别加载到寄存器$6和$7中。因此，您需要一条指令将32位常量地址加载到寄存器中。但是，一条32位指令必须包含一些位来编码操作码（指令是该操作），目标寄存器等。因此，一条指令还剩下不到32位用于编码常数（称为立即数）。因此，您需要两条指令将32位常量加载到寄存器中，每条指令加载16位。lo/ hi指的是常量的哪一半被加载。

示例：假设dest位于地址0xabcd1234。有两条指令将此值加载到$7。

    lui $7,%hi(dest)
    addiu   $7,$7,%lo(dest)

lui是立即加载上限。它将dest（0xabcd）的地址的高16位装入$7的高16位。现在，$7的值为0xabcd0000。

addiu是“添加立即无符号”。它将dest（0x1234）地址的低16位与$7中的现有值相加，以获得新的$7值。因此，$7现在拥有dest的地址0xabcd0000 + 0x1234 = 0xabcd1234。

类似地，lw $3,%lo(source)($6)从由$6指向的地址（该地址已经保存了source的地址的高16位）开始加载，其偏移量为%lo(source)（该地址的低16位）。有效地，它加载source的第一个单词。