c++ - 如何在 c++ struct 中表示每个 mips 指令行？

Question

我正在尝试使用 c++ 模拟虚拟 MIPS 架构。在此过程中，我必须将 mips 架构的每一行存储为结构并将其存储到向量中，以便我可以模拟 5 个阶段的管道。我的问题是，我如何表示每一行指令，例如：

Loop: ST R1 R2 //store to M[R2] the contents of R1
ADD R1 R2 R3  // R1 R2 and R3 are register
SUB R1 1
BRNZ  R1 Loop //if R1 is not 0 then loop

每条线看起来都不一样，我试图找到一种通用的方式来在结构中表示它。

Answer 1

你应该看看这些指令是如何在硬件中实现的。首先，MIPS 是一种RISC架构，这需要您的帮助，因为所有指令都具有相同的长度。

那么 MIPS 有 3 种指令类型，总结在这张图上：

从这里开始，您可以通过使用位压缩指令和联合轻松开发自己的结构：

struct Instruction {
  u8 opcode : 6;
  union {
    struct {
      u8 rs : 5;
      u8 rt : 5;
      u16 imm;
    } i;
    struct {
      u8 rs : 5;
      u8 rt : 5;
      u8 rd : 5;
      u8 shift : 5;
      u8 funct : 6;
    } r;
    struct {
      u32 address : 24;
    } j;
  }
};

通过这种方式，您可以轻松访问任何特定的指令类型

指令指令；

i.i.rs = ..
i.i.rt = ..
i.i.imm = ..

请注意，如果您将操作码与内部的 3 个结构分开union（而不是复制它），则与实际硬件相比，填充将强制为整体提供更大的大小，struct但这在您的情况下应该不是问题。