MIPS 汇编程序如何管理标签地址？
How does MIPS assembler manage label address?
MIPS 的汇编程序标签和 J 类型指令如何工作？
我目前正在使用 C++ 制作 MIPS 模拟器，遇到了一个大问题。 MIPS 汇编程序在执行 J 类型指令时究竟如何管理标签及其地址？
假设我们有以下代码。我们还假设 start: 从 0x00400000 开始。代码后的注释表示机器代码将存储在内存中的位置。
start:
andi $t0, $t0, 0 # 0x0040 0000
andi $t1, $t1, 0 # 0x0040 0004
andi $t2, $t2, 0 # 0x0040 0008
addi $t3, $t3, 4 # 0x0040 000C
loop:
addi $t2, $t2, 1 # 0x0040 0010
beq $t2, $t3, exit # 0x0040 0014
j loop # 0x0040 0018
exit:
addi $t0, $t0, 1000 # 0x0040 002C
据我目前了解，j loop 表达式会将 PC 设置为 0x0040 0010。
当J型指令使用32位并且以MSB 6位作为操作码时，它只有26 bits 表示指令地址。那么如何只用26位来表示32位地址系统呢？
用上面的例子，只用24bits就可以表示0x00400010。但是，在参考文献中，文本段位于0x00400000到0x10000000之间，需要32位来表示。
我试图使用 MARS 模拟器来理解这一点，但是它只是将 j loop 表示为 j 0x00400010 这对我来说似乎是无稽之谈，因为 0x00400010 是 32 位。
我目前的猜测
我目前的猜测之一如下。
汇编程序将loop: 标签的地址保存到某个26 位可达的内存地址中。然后当调用表达式j loop时，标签loop被翻译成包含0x00400010的内存地址例如，0x00400010被保存在0x00300000这样的地址中并且当 j loop 被调用时，loop 被翻译成 0x00300000 并且它能够从 0x00300000 获取值并到达 0x00400010。 （这只是我的猜测之一）
您有很多问题。
首先，让我们尝试区分汇编程序的操作和它生成并由处理器执行的 MIPS 机器代码。
汇编器以两种方式管理标签和地址。首先，它有一个符号 table，就像一个字典，一个 key-value 对的数据结构，其中名称是键和地址（当程序是 运行) 是成对的值。
其次，汇编程序使用位置计数器管理代码和数据部分。每次程序提供一些代码或数据时，该位置计数器都会增加。定义新标签时，当前位置计数器将用作新 key-value 对中的地址值。
处理器永远不会看到标签：它们不执行，也不占用代码或数据中的任何 space。处理器只能看到机器代码指令，在 MIPS 上这些指令都是 32 位宽的。每条机器代码指令都被划分为字段。指令类型或格式在 MIPS 上很简单：I-Type、J-Type 和 R-Type。然后这些格式定义了指令字段，汇编程序遵循这些编码。所有的指令格式共享一个 6 位的操作码字段，这个操作码字段告诉处理器指令是什么格式，因此它有哪些字段，以及如何解释和执行指令的其余部分。
汇编程序从程序集中删除了标签——标签及其名称不存在于二进制程序中。标签定义本身 (label:) 从程序二进制文件中省略，但 标签的使用 被翻译成数字，因此使用标签的机器代码指令将有一些指令字段这是数字，并且汇编程序将为该数字字段提供适当的值，以便达到或以其他方式访问标签所指的内容的效果得以实现。 （标签不再在程序二进制文件中，但标签引用的代码或数据内存仍然存在）。
汇编程序设置分支指令、j 指令和 la/lw 指令，使用数字告诉处理器将程序计数器向前或向后移动多远，或者，某些感兴趣的数据位于什么地址。 lw/la 指令访问数据，这些指令使用 2 x 32 位指令，每条指令包含 16 位感兴趣的地址。在这两条指令之间，它们组合了一个完整的 32 位地址用于数据访问。对于完全到达任何 32 位地址的分支，他们必须以类似的方式（两个指令对）将 32 位地址放在一起并使用 indirect/register 分支。
MIPS 的汇编程序标签和 J 类型指令如何工作？
我目前正在使用 C++ 制作 MIPS 模拟器，遇到了一个大问题。 MIPS 汇编程序在执行 J 类型指令时究竟如何管理标签及其地址？
假设我们有以下代码。我们还假设 start: 从 0x00400000 开始。代码后的注释表示机器代码将存储在内存中的位置。
start:
andi $t0, $t0, 0 # 0x0040 0000
andi $t1, $t1, 0 # 0x0040 0004
andi $t2, $t2, 0 # 0x0040 0008
addi $t3, $t3, 4 # 0x0040 000C
loop:
addi $t2, $t2, 1 # 0x0040 0010
beq $t2, $t3, exit # 0x0040 0014
j loop # 0x0040 0018
exit:
addi $t0, $t0, 1000 # 0x0040 002C
据我目前了解，j loop 表达式会将 PC 设置为 0x0040 0010。
当J型指令使用32位并且以MSB 6位作为操作码时，它只有26 bits 表示指令地址。那么如何只用26位来表示32位地址系统呢？
用上面的例子，只用24bits就可以表示0x00400010。但是，在参考文献中，文本段位于0x00400000到0x10000000之间，需要32位来表示。
我试图使用 MARS 模拟器来理解这一点，但是它只是将 j loop 表示为 j 0x00400010 这对我来说似乎是无稽之谈，因为 0x00400010 是 32 位。
我目前的猜测
我目前的猜测之一如下。
汇编程序将loop: 标签的地址保存到某个26 位可达的内存地址中。然后当调用表达式j loop时，标签loop被翻译成包含0x00400010的内存地址例如，0x00400010被保存在0x00300000这样的地址中并且当 j loop 被调用时，loop 被翻译成 0x00300000 并且它能够从 0x00300000 获取值并到达 0x00400010。 （这只是我的猜测之一）
您有很多问题。
首先，让我们尝试区分汇编程序的操作和它生成并由处理器执行的 MIPS 机器代码。
汇编器以两种方式管理标签和地址。首先，它有一个符号 table，就像一个字典，一个 key-value 对的数据结构，其中名称是键和地址（当程序是 运行) 是成对的值。
其次，汇编程序使用位置计数器管理代码和数据部分。每次程序提供一些代码或数据时，该位置计数器都会增加。定义新标签时，当前位置计数器将用作新 key-value 对中的地址值。
处理器永远不会看到标签：它们不执行，也不占用代码或数据中的任何 space。处理器只能看到机器代码指令，在 MIPS 上这些指令都是 32 位宽的。每条机器代码指令都被划分为字段。指令类型或格式在 MIPS 上很简单：I-Type、J-Type 和 R-Type。然后这些格式定义了指令字段，汇编程序遵循这些编码。所有的指令格式共享一个 6 位的操作码字段，这个操作码字段告诉处理器指令是什么格式，因此它有哪些字段，以及如何解释和执行指令的其余部分。
汇编程序从程序集中删除了标签——标签及其名称不存在于二进制程序中。标签定义本身 (label:) 从程序二进制文件中省略，但 标签的使用 被翻译成数字，因此使用标签的机器代码指令将有一些指令字段这是数字，并且汇编程序将为该数字字段提供适当的值，以便达到或以其他方式访问标签所指的内容的效果得以实现。 （标签不再在程序二进制文件中，但标签引用的代码或数据内存仍然存在）。
汇编程序设置分支指令、j 指令和 la/lw 指令，使用数字告诉处理器将程序计数器向前或向后移动多远，或者，某些感兴趣的数据位于什么地址。 lw/la 指令访问数据，这些指令使用 2 x 32 位指令，每条指令包含 16 位感兴趣的地址。在这两条指令之间，它们组合了一个完整的 32 位地址用于数据访问。对于完全到达任何 32 位地址的分支，他们必须以类似的方式（两个指令对）将 32 位地址放在一起并使用 indirect/register 分支。