MIPS汇编语言学习笔记30：浮点数（小数）运算

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在学习关于浮点数运算之前可以先复习下第06讲的打印浮点数。

MIPS汇编语言学习笔记06：print a float

在06讲打印浮点数中，用到了lwc1指令，它的作用与lw类似。作用是将某个内存地址中的值加载到寄存器中。只不过lw后面的c1指的是一号协处理器。

 

文章目录 隐藏
1 为什么是一号协处理器？MIPS CPU共有多少个协处理器？
1.1 0号协处理器（CP0）
1.2 1号协处理器（CP1）
1.3 2号协处理器（CP2）
1.4 3号协处理器（CP3）
2 浮点数加载到CP1中
3 浮点数运算
3.1 更多浮点数运算指令

为什么是一号协处理器？MIPS CPU共有多少个协处理器？

在MIPS体系结构中，最多支持4个协处理器(Co-Processor)。其中，CP0用作系统控制，CP1和CP3用于FPU，CP2用于特点实现。CP0是必须具备的协处理器，其余三个协处理器是选配的。

0号协处理器（CP0）

他们的作用可以在MIPS官方《The MIPS32™ Privileged Resource Architecture》手册中的第《Coprocessor 0 Registers》章节可以看到.

标号 寄存器助记符/名称 功能描述 备注
0 Index TLB阵列的入口索引 与MMU、TLB有关
1 Random 产生TLB阵列的随机入口索引 与MMU、TLB有关
2 EntryLo0 偶数虚拟页的入口地址的低位部分 与MMU、TLB有关
3 EntryLo1 奇数虚拟页的入口地址的低位部分 与MMU、TLB有关
4 Context 指向内存虚拟页表入口地址的指针 与MMU、TLB有关
5 PageMask 控制TLB入口中可变页面的大小 与MMU、TLB有关
6 Wired 控制固定的TLB入口的数目 与MMU、TLB有关
7 保留
8 BadVAddr 记录最近一次地址相关异常的地址
9 Count 处理器记数周期
10 EntryHi TLB入口地址的高位部分 与MMU、TLB有关
11 Compare 定时中断控制
12 Status 处理器状态和控制寄存器
13 Cause 保存上一次异常原因
14 EPC 保存上一次异常时的程序计数器
15 PRId 处理器标志和版本
16 Config 配置寄存器，用来设置CPU的参数
17 LLAddr 加载链接指令要加载的数据存储器地址
18 WatchLo 观测点watchpoint地址的低位部分 与调试有关
19 WatchHi 观测点watchpoint地址的高位部分 与调试有关
20 保留
21 保留
22 保留
23 Debug 调试控制和异常状况 与调试有关
24 DEPC 上一次调试异常的程序计数器 与调试有关
25 保留
26 ErrCtl 控制Cache指令访问数据和SPRAM 与Cache有关
27 保留
28 TagLo/DataLo Cache中Tag接口的低位部分 与Cache有关
29 保留
30 ErrorEPC 上一次系统错误时的程序计数器
31 DESAVE 用于调试处理的暂停寄存器 与调试有关

MARS软件中列出了比较常用的寄存器：

1号协处理器（CP1）

用于FPU，共有32个寄存器可供使用，自行分配。

2号协处理器（CP2）

暂不研究，MARS中没有实现。

3号协处理器（CP3）

FPU，自行分配使用。MARS中没有实现。

 

浮点数加载到CP1中

下面的代码就可以分别将位于内存中的 number1和 number2 加载到浮点寄存器：

.data
	number1:	.float 2.5
	number2:	.float 3.5
.text
	main:
		lwc1	$f1, number1
		lwc1	$f2, number2

关于浮点数的存储，为什么 2.5 存为 0x40200000，请参考：MIPS汇编语言学习笔记06：print a float 这边文章中的视频，里面对计算机浮点数的存储有了详细的讲解。具体是依据IEEE754标准。

 

浮点数运算

.data
	number1:	.float 3.6
	number2:	.float 3.5
.text
	main:
		lwc1	$f1, number1
		lwc1	$f2, number2
		
		# 浮点数相加
		add.s	$f3, $f1, $f2
		# 浮点数相减
		sub.s	$f4, $f1, $f2
		# 浮点数相乘
		mul.s 	$f5, $f1, $f2
		# 浮点数相除
		div.s 	$f6, $f1, $f2

将寄存器中的值使用 浮点数转换小工具：https://lostphp.com/hexconvert/ 转换后得到十进制数值。从下面的结果中我们也可以看到，计算机中使用二进制保存浮点数是一定会存在精度问题的。也就是说，计算机中对浮点数的存储都是不精确的，只不过这种精度足够我们业务使用就OK了。

 

更多浮点数运算指令

可参考这篇文章中提供的MIPS指令手册：MIPS汇编语言学习笔记03：print HelloWorld

 

参考文献：https://www.cs.cornell.edu/courses/cs3410/2008fa/MIPS_Vol3.pdf

作者： 高志远

高志远，24岁，男生

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