祭祖04

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补遗

过程调用，jal label and jr $ra，以一个叶子过程为示例自行翻阅上篇博客
在这个示例中，$sp 为栈指示器

栈操作和机器字

这里为什么要引入栈？
因为控制权已经转给现在调用的过程，需要保存现场。
例如，$s0在过程中要用到，所以保存。

返回之前需要回复现场，$s0原先的值从栈中取出。

lw和addi搭配实现取出。

过程调用6步。

非叶子过程：
调用者需要保存：
ra，s0，a0等，这在之后call的递归函数中存储变量，同时本次函数还未返回，后续还要执行，用这些寄存器，但现在要给即将call的函数用。所以暂时保存。

例如 n=4时的fact(4)，

beq 相等时跳转
slti 无符号数比较小于立即数时置位
更多指令

memory layout

在内存中如何存储程序？
反汇编后可看到程序分为两块，
$$\begin{cases} 数据 \\ 代码 \end{cases}$$

运行起来的程序叫做进程（linux），或者叫任务（windows）
无法看懂windows内存？那是因为你少了三幅图和一个工具
为这些程序分配空间，Linux 32位分配4G，高1G为内核空间，低3G的为用户空间。64位可用的虚拟地址空间大小为 $2^{48}$ 字节，虚拟地址虽然是64bits，但只有低48bits有效，高12bits是第47bit的符号扩展。

虽然可能用不满但是还是分配固定大小。

程序空间，并非物理空间，这部分第五章讲

reserved 给操作系统用。

数据

$$\begin{cases} 参与数据: 无符号数/有符号数（补码编码的形式） \\ 不参与数据：在内存中怎么存放？字符形式。 \end{cases}$$
如ascii为由7位二进制组成。
95 graphic 33 control
“75” 0x37 0x35

unicode 1-3个字节对所有文字编码。
如中文用两个字节表示
内存中如何存？
存储标准utf-8 utf—16，变长的

UTF-8详解

1. 对于单字节的符号，字节的第一位设为0，后面7位为这个符号的 Unicode 码。因此对于英语字母，UTF-8 编码和 ASCII 码是相同的。
2. 对于n字节的符号（n > 1），第一个字节的前n位都设为1，第n + 1位设为0，后面字节的前两位一律设为10。剩下的没有提及的二进制位，全部为这个符号的 Unicode 码。

下表总结了编码规则，字母x表示可用编码的位。

Unicode符号范围	UTF-8编码方式
(十六进制)	（二进制）
0000 0000-0000 007F	0xxxxxxx
0000 0080-0000 07FF	110xxxxx 10xxxxxx
0000 0800-0000 FFFF	1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
0001 0000-0010 FFFF	11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

跟据上表，解读 UTF-8 编码非常简单。如果一个字节的第一位是0，则这个字节单独就是一个字符；如果第一位是1，则连续有多少个1，就表示当前字符占用多少个字节。

严的 Unicode 是4E25（100111000100101），根据上表，可以发现4E25处在第三行的范围内（0000 0800 - 0000 FFFF），因此严的 UTF-8 编码需要三个字节，即格式是1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx。然后，从严的最后一个二进制位开始，依次从后向前填入格式中的x，多出的位补0。这样就得到了，严的 UTF-8 编码是11100100 10111000 10100101，转换成十六进制就是E4B8A5。

作者：剑指漠北
链接：https://www.jianshu.com/p/e1c54835a984
来源：简书
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

utf-32 occupy large storage but no need to parser

Bitwise operations

寄存器是32位，怎么存8位的数据
MIPS byte/halfword load/store

• String processing is a common case
• lb rt, offset(rs) lh rt, offset(rs)
  Sign extend to 32 bits in rt
  rt先放byte的低8位，再根据最高的符号位设置最高位符号位。
• lbu rt, offset(rs) lhu rt, offset(rs)
  Zero extend to 32 bits in rt
• sb rt, offset(rs) sh rt, offset(rs)
  Store just rightmost byte/halfword of the reg

赋值

示例：以下c语言所写的不安全strcpy

void strcpy (char x[], char y[])
{ 
    int i;
    i = 0;
    while ((x[i]=y[i])!='\0')
        i += 1;
}

Addresses of x, y in $$a0$, $$a1$
i in $s0

strcpy:
addi $sp, $sp, -4                       # adjust stack for 1 item
sw $s0, 0($sp)                          # save $s0
add $s0, $zero, $zero                   # i = 0
L1: add $t1, $s0, $a1                   # addr of y[i] in $t1
lbu $t2, 0($t1)                         # $t2 = y[i]
add $t3, $s0, $a0                       # addr of x[i] in $t3
sb $t2, 0($t3)                          # x[i] = y[i]
beq $t2, $zero, L2                      # exit loop if y[i] == 0
addi $s0, $s0, 1                        # i = i + 1
j L1                                    # next iteration of loop
L2: lw $s0, 0($sp)                      # restore saved $s0
addi $sp, $sp, 4                        # pop 1 item from stack
jr $ra                                  # and return

赋值样例1

*x = *y // x, y (int*) pointers stored in $s0, $s1

lw $t0,0($s1)
sw 0($s0),$t0

赋值样例2

int x = 5;
*p = *p + x + 10;
// assume $s0 holds p; $s1 is x

addi $s1, $0, 5
lw $t0, 0($s0)
add $t0, $t0, $s1
addi $t0, $t0, 10
sw $t0, 0($s0)

32位常数

Most constants are small

• 16-bit immediate is sufficient

For the occasional 32-bit constant
lui rt, constant

• Copies 16-bit constant to left 16 bits of rt
• Clears right 16 bits of rt to 0
• 这条命令很重要，在设计cpu时需要首先实现

command	后s0的值
lui $s0, 61	0000 0000 0011 1101 0000 0000 0000 0000
ori $s0, $s0, 2304	0000 0000 0011 1101 0000 1001 0000 0000

代码

$$\begin{cases} 运算指令\\ 数据传送指令\\ 控制分支指令 \end{cases}$$

寻址总结

寻址方式，根据oprand找到操作数，

寄存器寻址
基址寻址，base addressing ： offset（base）
立即数寻址
pc-相对寻址。如条件转移

无条件呢，直接寻址

作业

第二章4，6，14，26，39，40，41，42
其中在26-1中，可能存在误植s2寄存器为t2，需要手工改题修改。
博主所用教材为第五版