【计算机本科补全计划】指令：计算机的语言(MIPS) --计算机组成原理 Part2

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今天折腾了一天的ubuntu windows双系统，在windows下安装ubuntu 16.04 而后 安装引导启动器的时候选择的是/boot所在的sda12 每次除非开安全启动，不然就无法进去系统，如今在 Try Ubuntu 下修复了一次以后 开机出现一个 grub>的命令行工具，之前是直接开机一个 DHCP: \的东西，好麻烦啊，并且按照教程 grub>下选择了 (hd0,0)这种东西，也无法˙从C盘启动啊。心疼，如今试试try Ubuntu下的自动修复工具，还不行我就放弃了。直接把原来的盘删除，而后转回ntfs格式算了，虚拟机就虚拟机吧！

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正文

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一、过程或者函数是程序员进行结构化变成的工具，在过程（子程序）运行时，程序必须遵循如下6个步骤：

• 将参数放在过程能够访问的位置，通俗来讲就是，传入的实参必须是函数可以访问的；
• 把控制转交给过程，跳转到程序段·而且开始执行；此过程通常是中断
• 得到过程所须要的资源，好比内存，处理器等；
• 执行须要的任务；
• 将结果的值放到调用程序能够访问的位置；返回值咯
• 将控制返回初始点，由于一个过程可能由一个程序中的多个点调用。

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二、结合上面的子程序的说法，咱们知道在计算机中是寄存器的数据存取能力最快，因此咱们但愿尽可能的多在寄存器中进行任务，那么就有了以下几个寄存器的分配

• $a0~a3四个寄存器用于传递参数进去；
• $v0~v1 用于返回值的两个寄存器；
• $ra 用于返回起始点的返回地址寄存器。

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三、除了寄存器外，MIPS 还包括一条过程调用指令【 jal Index】：跳转到子程序的地址而且把当前位置所在的下一条指令位置存入ra寄存器中，以用于子程序执行完后的返回 .

为了支持这种状况，MIPS还使用了寄存器跳转指令 jr 用于case语句，表示无条件跳转到寄存器所指定的地址：jr $ra 。因此，综上咱们就有了以下的定义：调用程序称为调用者caller，被调子程序称为被调用者 callee。caller 把参数放入$ a0 ~ a3而后使用jal X 调到callee位置，而后callee执行完毕后把返回值放到$ v0 ~ v1 而后再用jr $ra跳回到caller的位置。jr实际上就是PC+4这个位置保存到了ra寄存器中。（PC是程序计数器的意思。不论是哪儿我感受都是简写为PC，就是说，这个东西指在当前程序执行的指令的位置。）

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四、若是咱们要使用更多寄存器？

不存在的。那就只能放到存储器中了。而后在寄存器中的一个放入存储器的地址，而后每次调用一波~。这个时候最理想的数据结构的是栈。至于什么是栈，please call baidu ~ ，因为使用普遍，因此MIPS就把29号寄存器给了栈，$ sp就是栈指针，放入数据称为压栈，取出称为出栈。另外，栈指针是从高处往低处走，因此压入数据会致使指针位置编号变小。

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五、减小寄存器数据换出的约定

• $t0 ~ t9 是十个临时寄存器，过程调用中没必要被调用者（被调用的子程序）保存；
• $ s0 ~ s7是八个保留寄存器，过程调用中必须被保存（一旦被使用，就要由被调用者进行保存和恢复）。

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六、上述内容过一遍以后，咱们就能够揣测一个嵌套的过程，好比递归，本身调用本身这种用法！编译一个递归C的过程，而且用MIPS表示出来：

我总结下，从第一个fact开始，每个fact都会保存当前的指令下一条的位置和当前的n值到栈中，具体的表现就是addi $sp,$sp,-8;栈的长度增长了2个“字”而后比较当前的n值（保存在$a0中）是否小于1，若是小于那么$t0就等于1，不小于就等于0，而后把$t0与0进行比较，若是等于就跳转到L1，否则就接着往下跑，因此若是跳到L1，就会对$a0内保存的n值执行-1的操做，而后继续跳回到fact进行对n的检查。可是若是不跳到L1，也就是说达到中止条件了，那么就会忽略beq那一句往下跑，开始从栈顶抛出数据，同时对返回把$v0 修改成$v0*$a0，此处也就是fac（n）=（n-1）*n；而后无条件跳转到上一个调用程序fact的下一步，直到结束！

int fact(int n)
  { if(n<1) return 1;
    else return(n*fact(n-1));
   }
//转换为MIPS的代码以后以下：
//以过程标签为开始，栈顶保存两个寄存器，一个是返回地址，另外一个是$a0
fact: 
    addi $sp,$sp,-8;
    sw  $ra,4($)sp;
    sw  $a0,0($sp)
//第一次调用的时候sw保存程序中调用fact的地址,而后指令测试n是否知足结束条件小于1
slti  $t0,$a0,1;
beq $t0,$zero,L1;
//若是n小于1，那么fact就把1置入一个寄存器及而且返回。
addi $v0,$zero,1;
addi $sp,$sp(8);
jr $ra;
//在从栈中退出两个内容以前，本应该加载$a0 和$ra 可是因为n小于1的时候，两个寄存器的内容不会有变化因此就跳过了上面的指令，若是n不小于1，那么n-1后传入fact中继续调用fact：
L1:
    addi $a0,$a0,-1;
    jal fact;
//下一条指令时fact的返回位置，从栈顶开始抛出数据（抛出数据的时候指针的位置序号会变大，前面说过的）
lw $a0,0($)sp;
lw $ra,4($sp);
addi $sp,8;
//接下来，返回值寄存器$v0获得原来的n-1的参数与当前的返回内的数据进行相乘：
mul $v0,$a0,$v0;
//最后 fact 跳转到返回地址；
jr $ra;复制代码

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七、MIPS汇编语言的寄存器约定，加速大几率事件的思想重要体现

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八、J型跳转指令，由于MIPS中每个操做指令的长度都是4字节，因此其实能够用字来表示单位，也就是说，当即数若是为20000，那么实际跳转的长度就是80000byte，也就是20000个“字”，这样一来咱们的跳转返回就能够增长4倍，另外，咱们用“PC相对寻址”的时候吗，其跳转基准是以PC+4 为基准的，也就是说，你跳转的距离是相对于下一条指令来讲的！这一点尤其重要，后面会讲到！另外，采用PC跳转寻址是一种加速大几率事件的思想的体现！由于条件跳转有一半都是跳转到PC+4的十六个指令范围内。

正文以后

谁来救我！！！Ubuntu双系统要搞死我了！！！引导修复要搞死我了。天哪。待我计算机组成原理大成之日，就是个人dell电脑身死道消之时！！！在此立誓！！！