MIPS中的andi与addi指令的立即数为负

Question

假定$ t2 = 0x55555550，然后执行以下指令：

andi $t2, $t2, -1

$ t2成为0x0005550

这已由MIPS模拟器确认[<1

但是，这不是我所期望的。我认为答案应该是0x55555550和0xFFFFFFFF = 0x55555550。我认为常数-1在和逻辑之前被符号扩展为0xFFFFFFFF。但似乎答案是0x55555550＆0x0000FFFF

为什么将-1的符号扩展为0x0000FFFF而不是0xFFFFFFFF

---

脚注1：编者注：启用了“扩展伪指令”的MARS确实会将其扩展为多条指令，以在tmp寄存器中生成0xffffffff，从而使$t2保持不变。否则，MARS和SPIM都将其拒绝，并出现错误，表明该错误不可编码。其他汇编程序可能有所不同。

Answer 1

您的期望是正确的，但是您对实验结果的解释是not] >>

$ t2变为0x0005550，这已由MIPS仿真器确认。

不，这是不正确的。因此，以下之一：

不知何故，您误解了模拟器的功能。仿真器
1. 是的实际值。或
，您在0x55555550中没有$t2，在andi中没有0x5550，但是您却没有设置$t2（即）您的测试程序[ C0]正确。
2. 但是，这不是我所期望的。我认为答案应该是0x55555550和0xFFFFFFFF = 0x55555550。我认为常数-1在和逻辑之前被符号扩展为0xFFFFFFFF。

是，这

是正确。而且，我将在下面解释发生了什么以及为什么。

但是似乎答案是0x55555550和0x0000FFFF。为什么将-1的符号扩展为0x0000FFFF而不是0xFFFFFFFF

它

不是。它的[[was

符号扩展到0xFFFFFFFF。同样，您错误地读取了实验结果[或您的测试程序有错误]。

mips模拟器和汇编器具有pseudo ops

。

---

这些是作为真实物理指令可能存在或不存在的指令。但是，它们由汇编程序解释以生成物理/真实指令序列。

“纯”伪操作的示例是li（“立即加载”）。它具有no

对应的指令，但通常生成两个指令序列：lui，ori（其中are物理指令）。

伪操作应该

不是与汇编器伪指令

，例如.text，.data，.word，.eqv等混淆某些伪操作可能与实际的物理指令重叠。这就是您的示例所发生的情况。

实际上，汇编器将any

给定的指令作为potential伪操作进行检查。它可以确定in可以通过单个物理指令满足

intent

。如果没有，它将生成1-3条指令序列，并且可以使用[reserved] $at寄存器[$1]作为该序列的一部分。

在mars中，要查看实际的实际指令，请查看源代码窗口的Basic列。为了我的回答的完整性，下面的所有内容均以开头的评论开头。

我创建了三个示例程序：

addi和您的原始帖子一样>

andi与您更正后的帖子一样>>

使用[[unsigned

参数的andi

1. （（1）这是使用addi的原始问题的汇编源：

2.     .text
       .globl  main
   main:
       li      $t2,0x55555550
       addi    $t3,$t2,-1
       nop

mars的解释如下：

 Address    Code        Basic                     Source

0x00400000  0x3c015555  lui $1,0x00005555         4     li      $t2,0x55555550
0x00400004  0x342a5550  ori $10,$1,0x00005550
0x00400008  0x214bffff  addi $11,$10,0xffffffff   5     addi    $t3,$t2,-1
0x0040000c  0x00000000  nop                       6     nop

---

addi将

符号扩展

其16位立即数，因此我们有0xFFFFFFFF。然后，执行

two'scomplement

加法运算，我们得到的最终结果为0x5555554F

因此，汇编程序不需要为addi生成额外的指令，因此addi

pseudo-op

生成了一个

real

addi（（2）这是andi来源：

    .text
    .globl  main
main:
    li      $t2,0x55555550
    andi    $t3,$t2,-1
    nop

这里是程序集：

 Address    Code        Basic                     Source

0x00400000  0x3c015555  lui $1,0x00005555         4     li      $t2,0x55555550
0x00400004  0x342a5550  ori $10,$1,0x00005550
0x00400008  0x3c01ffff  lui $1,0xffffffff         5     andi    $t3,$t2,-1
0x0040000c  0x3421ffff  ori $1,$1,0x0000ffff
0x00400010  0x01415824  and $11,$10,$1
0x00400014  0x00000000  nop                       6     nop

---

哇！

发生了什么事？ andi生成了三个指令。

A 
real
 andi指令不会
not
符号扩展其直接参数。因此，我们可以在实际andi中使用的最大
unsigned

值是0xFFFF但是，通过指定-1，我们告诉汇编器我们

did

想要符号扩展名（即0xFFFFFFFF）所以，汇编器可以用单个指令not充分实现意图，我们得到了上面的序列。并且生成的序列可以not使用andi，但必须使用寄存器形式：and。这是将andi生成的代码转换回更友好的asm源：

    lui     $at,0xFFFF
    ori     $at,$at,0xFFFF
    and     $t3,$t2,$at

结果，我们对0x55555550和0xFFFFFFFF进行和运算，这是0x55555550的[仍然不变]的值

（3）这是[andi的unsigned版本的来源：

    .text
    .globl  main
main:
    li      $t2,0x55555550
    andi    $t3,$t2,0xFFFF
    nop

这里是汇编输出：

---

 Address    Code        Basic                     Source

0x00400000  0x3c015555  lui $1,0x00005555         4     li      $t2,0x55555550
0x00400004  0x342a5550  ori $10,$1,0x00005550
0x00400008  0x314bffff  andi $11,$10,0x0000ffff   5     andi    $t3,$t2,0xFFFF
0x0040000c  0x00000000  nop                       6     nop

当汇编器看到我们使用的是十六进制常量（即0x前缀）时，它将尝试以unsigned

操作的形式实现该值。因此，它不需要签署扩展。并且，实数andi可以满足请求。

其结果是0x5550
请注意，如果我们使用的掩码值为0x1FFFF，则该掩码将是无符号的。但是，它大于16位，因此汇编器将生成多指令序列来满足请求。

而且，这里的结果将是0x15550 
根据specification，立即数为16位宽。
因此，andi $t2, $t2, -1可以读为andi $t2, $t2, 0xFFFF。
所有逻辑运算都将立即数视为一个位串，并将其零扩展为32位。

Answer 2

MIPS Reference Sheet

从本参考表开始，对于

andi

指令，它清楚地表明立即数上的符号扩展名是零扩展名。对于指令也是如此。对于您正在使用的操作顺序，这正是MIPS应该执行的操作。为了完成您打算做的事情，应将0xFFFFFFFF存储在其他寄存器中，并使用“

and

”操作。

Answer 3