在 MIPS 中从内存加载 bytes/halfwords

Question

我被要求使用 .byte 和 .word 指令创建一个数据段，以将值 0x01、0x02、0x03、0x04 存储为字节，将值 0x12345678 存储为字。我的代码是：

.data
    b1: .byte 0x01
    b2: .byte 0x02
    b3: .byte 0x03
    b4: .byte 0x04
    w1: .word 0x12345678

然后我想使用lbu、lhu和lw分别加载值：0x01、0x0201和0x12345678到$t0、$t1、$t2。

我为此所做的是：

    lbu $t0,b1  #this works
    lhu $t1,0(b2)   #this doesn't work, gets an error
    lw $t2,w1   #also works

我的错误是inst/data 中的异常和未对齐的地址提取：0x10010001。如何加载超过 1 个字节作为半字？我在数据段中的变量声明错误吗？我可能想要这样的东西吗：

byte_array: .byte 0x01,0x02

谢谢大家的帮助。

Answer 1

您正在尝试加载声明为 .byte 的半字 (lhu)。这是大小不匹配，这会导致您收到错误。

但是处理器不关心大小不匹配，而是对齐。所以，如果你想加载一个半字（两个字节），它们必须从偶数字节边界开始，这不是你的数据设置的情况。

lhu $t0, b1 会起作用，lhu $t0,b3 和 lhu $t0,w1 也会起作用，因为这些数据位于偶数地址。但是，b2 和 b4 位于奇数地址。

C 编译器不会让您首先执行大小不匹配的加载，如果没有一些严重的转换，这会让您回到 MIPS 上的这些未对齐错误。此外，x86 处理器将允许未对齐的访问，但在某些情况下，它们会比对齐的等效项慢。

因为未对齐的访问需要更多的硬件，而且编译器通常可以使用他们的类型系统来避免这些问题，所以一些设计选择放弃额外的硬件，MIPS 就是其中之一。

您还可以通过插入填充来改变对齐方式——在 b1 和 b2 之间插入一个额外的字节会改变 b2 的对齐方式，从而允许加载 b2 和b3 使用 lhu。因为 w1 被声明为 .word 汇编器知道它需要字对齐，所以在 b1 和 b3 之间插入一个字节将导致 w1需要 3 个字节的附加对齐填充（由于使用了 .word 数据声明，汇编程序将提供）。

当你使用这种大小不匹配的时候，也会有字节顺序的问题。 MIPS 模拟器将使用与底层处理器相同的字节顺序，因此在加载 2 个字节时通常会看到小字节序行为。如果你声明两个 .bytes 而不是使用一个 .half 你将不得不选择一个字节顺序。

在 MIPS 中从内存加载 bytes/halfwords

Load bytes/halfwords from memory in MIPS

assembly

byte

mips