以下I-Type指令如何更改程序计数器?

Question

考虑这个I型指令(BNE，分支不相等)：0001 0100 1010 1001 1111 1111 1110 1111。当满足网元条件时，PC值的变化是什么，即PC = PC + _____？

问题的答案是-68，但我不完全确定为什么。我知道对于 I-Type 指令，最后 16 位如果偏移量，源目标和您分支的位置之间的有符号差异也是如此。所以所有的 1 都表示负值？但是，我仍然不明白值 68 是如何得出的。

Answer 1

指令的直接部分是

1111 1111

1110 1111

等于 -17。这是由于 2 的补码编码，可以很容易地验证通过在这个数字上加 17，我们得到 2^16(如果我们只保留 16 个前位，则为零)。

MIPS指令是32位(4字节)，它们是对齐的，即它们的地址始终是4的倍数。MIPS架构利用这一特性来增加分支范围，由于PC始终是4的倍数，因此分支偏移量在添加到PC之前将乘以4。这允许存储 4 倍大的偏移量。

因此，一个值 0 4*(-17) 将被添加到 PC，即 -68。

确切地说，MIPS官方文档指出

18 位

有符号偏移量(16 位偏移量字段左移 2 位)添加到以下指令的地址中 分支(不是分支本身)在分支延迟槽中，以形成 PC 相对有效的目标地址。

一个等效的公式是，在获取指令阶段将 -68 的值增加 4 后，该值将被添加到 PC 中。