数据存储器中缺少浮点变量值
Floating point variable's value missing in data memory
我是一名硕士生，目前正在做我的暑期期末项目，这是关于设计一个带有 FPU 的 MIPS 处理器并在 FPGA 中实现的。
我要执行的指令取决于我使用的交叉编译器。因此，从硬件设计师的角度来看，我首先查看可以从编译器生成的指令来开始该项目。
对于整数设计（主要核心设计），我写了一些C代码，这里以简单的为例：
int main ()
{
int a,b,c;
a=1;
b=2;
c=a+2;
}
一个简单的补充，编译器给出了汇编代码：（我只是把汇编代码贴在main里面，因为我没打算运行我的MIPS操作系统）
00400168 <main>:
400168: 27bdffe8 addiu sp,sp,-24
40016c: afbe0010 sw s8,16(sp)
400170: 03a0f021 move s8,sp
400174: 24020001 li v0,1
400178: afc20008 sw v0,8(s8)
40017c: 24020002 li v0,2
400180: afc20004 sw v0,4(s8)
400184: 8fc20008 lw v0,8(s8)
400188: 00000000 nop
40018c: 20420002 addi v0,v0,2
400190: afc20000 sw v0,0(s8)
400194: 03c0e821 move sp,s8
400198: 8fbe0010 lw s8,16(sp)
40019c: 27bd0018 addiu sp,sp,24
4001a0: 03e00008 jr ra
我喜欢看汇编代码，可以帮助我更好地理解MIPS架构，并且可以根据指令顺序设计基于编译器的危险检测单元。
从这4条指令可以看出：
400174: 24020001 li v0,1
400178: afc20008 sw v0,8(s8)
40017c: 24020002 li v0,2
400180: afc20004 sw v0,4(s8)
编译器将1、2加载到变量a、b中。
对于整数汇编代码，我能理解没有问题。
好的，让我们转到浮点单元，同样，我写了一个非常相似的C :
浮点测试C代码
void main ()
{
float a,b,c;
a=1;
b=2;
c=a+b;
}
现在汇编代码有很大不同：
00400168 <main>:
400168: 27bdffe8 addiu sp,sp,-24
40016c: afbe0010 sw s8,16(sp)
400170: 03a0f021 move s8,sp
400174: c7808004 lwc1 $f0,-32764(gp)
400178: 00000000 nop
40017c: e7c00008 swc1 $f0,8(s8)
400180: c7808008 lwc1 $f0,-32760(gp)
400184: 00000000 nop
400188: e7c00004 swc1 $f0,4(s8)
40018c: c7c20008 lwc1 $f2,8(s8)
400190: c7c00004 lwc1 $f0,4(s8)
400194: 00000000 nop
400198: 46001000 add.s $f0,$f2,$f0
40019c: e7c00000 swc1 $f0,0(s8)
4001a0: 03c0e821 move sp,s8
4001a4: 8fbe0010 lw s8,16(sp)
4001a8: 27bd0018 addiu sp,sp,24
4001ac: 03e00008 jr ra
4001b0: 00000000 nop
不喜欢之前的代码，这 6 条指令看起来像是程序从数据存储器加载变量的值，而不是使用指令 li:
400174: c7808004 lwc1 $f0,-32764(gp)
400178: 00000000 nop
40017c: e7c00008 swc1 $f0,8(s8)
400180: c7808008 lwc1 $f0,-32760(gp)
400184: 00000000 nop
400188: e7c00004 swc1 $f0,4(s8)
问题来了，我只是想不通-32764(gp)和f0,-32760(gp)中存储的值是什么，因为没有任何SW指令试图将数据存储到这些地址。
编译器生成的完整汇编代码如下：
floatadd: file format elf32-bigmips
Disassembly of section .init:
00400018 <_init>:
400018: 27bdffe0 addiu sp,sp,-32
40001c: afbf0014 sw ra,20(sp)
400020: 0c10003a jal 4000e8 <frame_dummy>
400024: 00000000 nop
400028: 0c10006d jal 4001b4 <__do_global_ctors_aux>
40002c: 00000000 nop
400030: 8fbf0014 lw ra,20(sp)
400034: 27bd0020 addiu sp,sp,32
400038: 03e00008 jr ra
40003c: 00000000 nop
Disassembly of section .text:
00400040 <_ftext>:
400040: 27bdffe0 addiu sp,sp,-32
400044: afb10014 sw s1,20(sp)
400048: 3c110040 lui s1,0x40
40004c: 9222126c lbu v0,4716(s1)
400050: afbf0018 sw ra,24(sp)
400054: 14400019 bnez v0,4000bc <_ftext+0x7c>
400058: afb00010 sw s0,16(sp)
40005c: 3c100040 lui s0,0x40
400060: 8e021260 lw v0,4704(s0)
400064: 00000000 nop
400068: 8c430000 lw v1,0(v0)
40006c: 00000000 nop
400070: 10600009 beqz v1,400098 <_ftext+0x58>
400074: 24420004 addiu v0,v0,4
400078: 0060f809 jalr v1
40007c: ae021260 sw v0,4704(s0)
400080: 8e021260 lw v0,4704(s0)
400084: 00000000 nop
400088: 8c430000 lw v1,0(v0)
40008c: 00000000 nop
400090: 1460fff9 bnez v1,400078 <_ftext+0x38>
400094: 24420004 addiu v0,v0,4
400098: 3c020000 lui v0,0x0
40009c: 24420000 addiu v0,v0,0
4000a0: 10400005 beqz v0,4000b8 <_ftext+0x78>
4000a4: 24020001 li v0,1
4000a8: 3c040040 lui a0,0x40
4000ac: 0c000000 jal 0 <_init-0x400018>
4000b0: 24840244 addiu a0,a0,580
4000b4: 24020001 li v0,1
4000b8: a222126c sb v0,4716(s1)
4000bc: 8fbf0018 lw ra,24(sp)
4000c0: 8fb10014 lw s1,20(sp)
4000c4: 8fb00010 lw s0,16(sp)
4000c8: 03e00008 jr ra
4000cc: 27bd0020 addiu sp,sp,32
004000d0 <call___do_global_dtors_aux>:
4000d0: 27bdffe8 addiu sp,sp,-24
4000d4: afbf0010 sw ra,16(sp)
4000d8: 8fbf0010 lw ra,16(sp)
4000dc: 00000000 nop
4000e0: 03e00008 jr ra
4000e4: 27bd0018 addiu sp,sp,24
004000e8 <frame_dummy>:
4000e8: 3c020000 lui v0,0x0
4000ec: 27bdffe8 addiu sp,sp,-24
4000f0: 3c040040 lui a0,0x40
4000f4: 3c050040 lui a1,0x40
4000f8: 24420000 addiu v0,v0,0
4000fc: afbf0010 sw ra,16(sp)
400100: 24840244 addiu a0,a0,580
400104: 10400003 beqz v0,400114 <frame_dummy+0x2c>
400108: 24a51270 addiu a1,a1,4720
40010c: 0c000000 jal 0 <_init-0x400018>
400110: 00000000 nop
400114: 3c040040 lui a0,0x40
400118: 8c831258 lw v1,4696(a0)
40011c: 3c020000 lui v0,0x0
400120: 10600007 beqz v1,400140 <frame_dummy+0x58>
400124: 24590000 addiu t9,v0,0
400128: 24841258 addiu a0,a0,4696
40012c: 13200004 beqz t9,400140 <frame_dummy+0x58>
400130: 00000000 nop
400134: 8fbf0010 lw ra,16(sp)
400138: 03200008 jr t9
40013c: 27bd0018 addiu sp,sp,24
400140: 8fbf0010 lw ra,16(sp)
400144: 00000000 nop
400148: 03e00008 jr ra
40014c: 27bd0018 addiu sp,sp,24
00400150 <call_frame_dummy>:
400150: 27bdffe8 addiu sp,sp,-24
400154: afbf0010 sw ra,16(sp)
400158: 8fbf0010 lw ra,16(sp)
40015c: 00000000 nop
400160: 03e00008 jr ra
400164: 27bd0018 addiu sp,sp,24
00400168 <main>:
400168: 27bdffe8 addiu sp,sp,-24
40016c: afbe0010 sw s8,16(sp)
400170: 03a0f021 move s8,sp
400174: c7808004 lwc1 $f0,-32764(gp)
400178: 00000000 nop
40017c: e7c00008 swc1 $f0,8(s8)
400180: c7808008 lwc1 $f0,-32760(gp)
400184: 00000000 nop
400188: e7c00004 swc1 $f0,4(s8)
40018c: c7c20008 lwc1 $f2,8(s8)
400190: c7c00004 lwc1 $f0,4(s8)
400194: 00000000 nop
400198: 46001000 add.s $f0,$f2,$f0
40019c: e7c00000 swc1 $f0,0(s8)
4001a0: 03c0e821 move sp,s8
4001a4: 8fbe0010 lw s8,16(sp)
4001a8: 27bd0018 addiu sp,sp,24
4001ac: 03e00008 jr ra
4001b0: 00000000 nop
004001b4 <__do_global_ctors_aux>:
4001b4: 3c020040 lui v0,0x40
4001b8: 2442124c addiu v0,v0,4684
4001bc: 8c44fffc lw a0,-4(v0)
4001c0: 27bdffe0 addiu sp,sp,-32
4001c4: 2403ffff li v1,-1
4001c8: afb00010 sw s0,16(sp)
4001cc: afbf0018 sw ra,24(sp)
4001d0: afb10014 sw s1,20(sp)
4001d4: 10830008 beq a0,v1,4001f8 <__do_global_ctors_aux+0x44>
4001d8: 2450fffc addiu s0,v0,-4
4001dc: 2411ffff li s1,-1
4001e0: 0080f809 jalr a0
4001e4: 2610fffc addiu s0,s0,-4
4001e8: 8e040000 lw a0,0(s0)
4001ec: 00000000 nop
4001f0: 1491fffb bne a0,s1,4001e0 <__do_global_ctors_aux+0x2c>
4001f4: 00000000 nop
4001f8: 8fbf0018 lw ra,24(sp)
4001fc: 8fb10014 lw s1,20(sp)
400200: 8fb00010 lw s0,16(sp)
400204: 03e00008 jr ra
400208: 27bd0020 addiu sp,sp,32
0040020c <call___do_global_ctors_aux>:
40020c: 27bdffe8 addiu sp,sp,-24
400210: afbf0010 sw ra,16(sp)
400214: 8fbf0010 lw ra,16(sp)
400218: 00000000 nop
40021c: 03e00008 jr ra
400220: 27bd0018 addiu sp,sp,24
Disassembly of section .fini:
00400224 <_fini>:
400224: 27bdffe0 addiu sp,sp,-32
400228: afbf0014 sw ra,20(sp)
40022c: 0c100010 jal 400040 <_ftext>
400230: 00000000 nop
400234: 8fbf0014 lw ra,20(sp)
400238: 27bd0020 addiu sp,sp,32
40023c: 03e00008 jr ra
400240: 00000000 nop
我不擅长 MIPS 汇编，谁能解释一下浮点变量的值 1 和 2 在哪里？
关于你的问题
ELF 可执行文件可以有一个或多个部分填充程序使用的静态数据（字符串、浮点数、数字等）。
这些部分由加载程序与程序的其余部分一起加载到内存中，从而避免代码和数据混合并减少代码大小。
对于 MIPS 系统上的 ELF，您应该参考 this 那里有这张漂亮的图片：
如您所见，$gp 用于寻址 .sdata 和 .sbss 部分，其中初始 s代表small.
所有这些努力都是为了最小化代码大小，因为通过使用 $gp 编译器可以生成 16 位偏移量（与通常使用的 32 位偏移量相比）。
由于偏移量是有符号的，$gp 位于由 .sdata + .sbss[=51 形成的（最多）64 KiB 区域的中间=].
您的浮点值没有直接编码在指令中，因为 FP 指令 does not takes immediates，而是将它们保存到只读部分并从那里加载。
关于你的目的
你到底为什么关心这个？
如果您的目标是设计 MIPS ISA 的实现，只需选择特定的 ISA（MIPS32 I？MIPS32 IV？MIPS 64？），获取文档，全面了解并为其实现微体系结构。
如果根据您选择的 ISA 指令是有效指令，那么您的实现必须能够执行它，不要担心编译器在做什么，他们已经长大了，他们可以自己照顾自己最后，如果您正在执行的代码被破坏了，谁在乎呢？只要有效。
这些对你有帮助：
MIPS32™ Architecture For Programmers Volume I: Introduction to the MIPS32™ Architecture
MIPS32™ Architecture For Programmers Volume II: The MIPS32™ Instruction Set
我是一名硕士生，目前正在做我的暑期期末项目，这是关于设计一个带有 FPU 的 MIPS 处理器并在 FPGA 中实现的。
我要执行的指令取决于我使用的交叉编译器。因此，从硬件设计师的角度来看，我首先查看可以从编译器生成的指令来开始该项目。
对于整数设计（主要核心设计），我写了一些C代码，这里以简单的为例：
int main ()
{
int a,b,c;
a=1;
b=2;
c=a+2;
}
一个简单的补充，编译器给出了汇编代码：（我只是把汇编代码贴在main里面，因为我没打算运行我的MIPS操作系统）
00400168 <main>:
400168: 27bdffe8 addiu sp,sp,-24
40016c: afbe0010 sw s8,16(sp)
400170: 03a0f021 move s8,sp
400174: 24020001 li v0,1
400178: afc20008 sw v0,8(s8)
40017c: 24020002 li v0,2
400180: afc20004 sw v0,4(s8)
400184: 8fc20008 lw v0,8(s8)
400188: 00000000 nop
40018c: 20420002 addi v0,v0,2
400190: afc20000 sw v0,0(s8)
400194: 03c0e821 move sp,s8
400198: 8fbe0010 lw s8,16(sp)
40019c: 27bd0018 addiu sp,sp,24
4001a0: 03e00008 jr ra
我喜欢看汇编代码，可以帮助我更好地理解MIPS架构，并且可以根据指令顺序设计基于编译器的危险检测单元。
从这4条指令可以看出：
400174: 24020001 li v0,1
400178: afc20008 sw v0,8(s8)
40017c: 24020002 li v0,2
400180: afc20004 sw v0,4(s8)
编译器将1、2加载到变量a、b中。 对于整数汇编代码，我能理解没有问题。
好的，让我们转到浮点单元，同样，我写了一个非常相似的C :
浮点测试C代码
void main ()
{
float a,b,c;
a=1;
b=2;
c=a+b;
}
现在汇编代码有很大不同：
00400168 <main>:
400168: 27bdffe8 addiu sp,sp,-24
40016c: afbe0010 sw s8,16(sp)
400170: 03a0f021 move s8,sp
400174: c7808004 lwc1 $f0,-32764(gp)
400178: 00000000 nop
40017c: e7c00008 swc1 $f0,8(s8)
400180: c7808008 lwc1 $f0,-32760(gp)
400184: 00000000 nop
400188: e7c00004 swc1 $f0,4(s8)
40018c: c7c20008 lwc1 $f2,8(s8)
400190: c7c00004 lwc1 $f0,4(s8)
400194: 00000000 nop
400198: 46001000 add.s $f0,$f2,$f0
40019c: e7c00000 swc1 $f0,0(s8)
4001a0: 03c0e821 move sp,s8
4001a4: 8fbe0010 lw s8,16(sp)
4001a8: 27bd0018 addiu sp,sp,24
4001ac: 03e00008 jr ra
4001b0: 00000000 nop
不喜欢之前的代码，这 6 条指令看起来像是程序从数据存储器加载变量的值，而不是使用指令 li:
400174: c7808004 lwc1 $f0,-32764(gp)
400178: 00000000 nop
40017c: e7c00008 swc1 $f0,8(s8)
400180: c7808008 lwc1 $f0,-32760(gp)
400184: 00000000 nop
400188: e7c00004 swc1 $f0,4(s8)
问题来了，我只是想不通-32764(gp)和f0,-32760(gp)中存储的值是什么，因为没有任何SW指令试图将数据存储到这些地址。
编译器生成的完整汇编代码如下：
floatadd: file format elf32-bigmips
Disassembly of section .init:
00400018 <_init>:
400018: 27bdffe0 addiu sp,sp,-32
40001c: afbf0014 sw ra,20(sp)
400020: 0c10003a jal 4000e8 <frame_dummy>
400024: 00000000 nop
400028: 0c10006d jal 4001b4 <__do_global_ctors_aux>
40002c: 00000000 nop
400030: 8fbf0014 lw ra,20(sp)
400034: 27bd0020 addiu sp,sp,32
400038: 03e00008 jr ra
40003c: 00000000 nop
Disassembly of section .text:
00400040 <_ftext>:
400040: 27bdffe0 addiu sp,sp,-32
400044: afb10014 sw s1,20(sp)
400048: 3c110040 lui s1,0x40
40004c: 9222126c lbu v0,4716(s1)
400050: afbf0018 sw ra,24(sp)
400054: 14400019 bnez v0,4000bc <_ftext+0x7c>
400058: afb00010 sw s0,16(sp)
40005c: 3c100040 lui s0,0x40
400060: 8e021260 lw v0,4704(s0)
400064: 00000000 nop
400068: 8c430000 lw v1,0(v0)
40006c: 00000000 nop
400070: 10600009 beqz v1,400098 <_ftext+0x58>
400074: 24420004 addiu v0,v0,4
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4001d4: 10830008 beq a0,v1,4001f8 <__do_global_ctors_aux+0x44>
4001d8: 2450fffc addiu s0,v0,-4
4001dc: 2411ffff li s1,-1
4001e0: 0080f809 jalr a0
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4001ec: 00000000 nop
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4001f4: 00000000 nop
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4001fc: 8fb10014 lw s1,20(sp)
400200: 8fb00010 lw s0,16(sp)
400204: 03e00008 jr ra
400208: 27bd0020 addiu sp,sp,32
0040020c <call___do_global_ctors_aux>:
40020c: 27bdffe8 addiu sp,sp,-24
400210: afbf0010 sw ra,16(sp)
400214: 8fbf0010 lw ra,16(sp)
400218: 00000000 nop
40021c: 03e00008 jr ra
400220: 27bd0018 addiu sp,sp,24
Disassembly of section .fini:
00400224 <_fini>:
400224: 27bdffe0 addiu sp,sp,-32
400228: afbf0014 sw ra,20(sp)
40022c: 0c100010 jal 400040 <_ftext>
400230: 00000000 nop
400234: 8fbf0014 lw ra,20(sp)
400238: 27bd0020 addiu sp,sp,32
40023c: 03e00008 jr ra
400240: 00000000 nop
我不擅长 MIPS 汇编，谁能解释一下浮点变量的值 1 和 2 在哪里？
关于你的问题
ELF 可执行文件可以有一个或多个部分填充程序使用的静态数据（字符串、浮点数、数字等）。
这些部分由加载程序与程序的其余部分一起加载到内存中，从而避免代码和数据混合并减少代码大小。
对于 MIPS 系统上的 ELF，您应该参考 this 那里有这张漂亮的图片：
如您所见，$gp 用于寻址 .sdata 和 .sbss 部分，其中初始 s代表small.
所有这些努力都是为了最小化代码大小，因为通过使用 $gp 编译器可以生成 16 位偏移量（与通常使用的 32 位偏移量相比）。
由于偏移量是有符号的，$gp 位于由 .sdata + .sbss[=51 形成的（最多）64 KiB 区域的中间=].
您的浮点值没有直接编码在指令中，因为 FP 指令 does not takes immediates，而是将它们保存到只读部分并从那里加载。
关于你的目的
你到底为什么关心这个？
如果您的目标是设计 MIPS ISA 的实现，只需选择特定的 ISA（MIPS32 I？MIPS32 IV？MIPS 64？），获取文档，全面了解并为其实现微体系结构。
如果根据您选择的 ISA 指令是有效指令，那么您的实现必须能够执行它，不要担心编译器在做什么，他们已经长大了，他们可以自己照顾自己最后，如果您正在执行的代码被破坏了，谁在乎呢？只要有效。
这些对你有帮助：
MIPS32™ Architecture For Programmers Volume I: Introduction to the MIPS32™ Architecture MIPS32™ Architecture For Programmers Volume II: The MIPS32™ Instruction Set