MIPS 跳转和分支指令范围
MIPS jump and branch instructions range
我刚开始学习 MIPS，但我无法理解跳转和分支指令的范围。我知道 "far" PC 的跳跃和分支方式是有限制的，但我不明白为什么。
还有2个具体问题，如果PC的当前值为0x00000000，是否可以对随机地址进行1次跳转？如果 PC 的当前值为 0x00000600，是否可以对随机地址执行 1 个分支？
MIPS 处理器使用固定大小的指令，其中每个指令字都是一个 字（即 4 字节 == 32 位）。所以只有这么多信息可以塞进这 4 个字节。
J和JAL指令使用32位中的6位来指定操作码。这留下 26 位来指定目标地址。虽然指令中没有直接指定目标地址（没有足够的位）——相反，会发生什么：
- 将目标地址的低28位右移2位，然后将低26位存入指令字。由于所有指令都必须字对齐，我们移出的两位将始终为零，因此我们不会丢失任何无法重新创建的信息。
- 发生跳转时，将这26位左移2位得到原来的28位，再与
J/后面指令地址的高4位组合JAL组成一个32位地址。
这使得跳转到跳转指令所在的相同 256MB 范围 (2^28) 中的任何指令成为可能（或者如果启用了延迟分支，则跳转到相同 256MB 范围中的任何指令延迟槽中的指令）。
对于分支指令，有 16 位可用于指定目标地址。这些存储为相对于分支指令之后的指令的带符号偏移量（同样应用了两位移位，因为没有必要存储我们知道永远为 0 的内容）。所以恢复2个最低有效位后的实际偏移量为18位，然后将其符号扩展为32位并添加到分支指令后面的指令地址。这使得在分支指令内分支到 +/-128kB 成为可能。
考虑在地址 0x00400024 加载的以下代码：
main:
j foo
nop
foo:
b main
nop
j foo 指令被编码为 0x0810000b。 26 个最低有效位的值为 0x10000b，向左移动 2 位后变为 0x40002c。 j后面的指令地址的高4位为0，所以目标地址变为(0 << 28) | 0x40002c，等于0x40002c，恰好是[=22=的地址].
b main 指令被编码为 0x0401fffd。 16 个最低有效位的值为 0xfffd，向左移动 2 位后变为 0x3fff4。将其符号扩展为 32 位得到 0xfffffff4。当将它添加到 b 之后的指令地址时，我们得到 0x400030 + 0xfffffff4，它（当被截断为 32 位时）等于 0x400024，它恰好是 [=31] 的地址=].
如果要跳转到某个任意地址，将地址加载到寄存器中，然后使用jr或jalr指令跳转。
我刚开始学习 MIPS，但我无法理解跳转和分支指令的范围。我知道 "far" PC 的跳跃和分支方式是有限制的，但我不明白为什么。
还有2个具体问题，如果PC的当前值为0x00000000，是否可以对随机地址进行1次跳转？如果 PC 的当前值为 0x00000600，是否可以对随机地址执行 1 个分支？
MIPS 处理器使用固定大小的指令，其中每个指令字都是一个 字（即 4 字节 == 32 位）。所以只有这么多信息可以塞进这 4 个字节。
J和JAL指令使用32位中的6位来指定操作码。这留下 26 位来指定目标地址。虽然指令中没有直接指定目标地址（没有足够的位）——相反，会发生什么：
- 将目标地址的低28位右移2位，然后将低26位存入指令字。由于所有指令都必须字对齐，我们移出的两位将始终为零，因此我们不会丢失任何无法重新创建的信息。
- 发生跳转时，将这26位左移2位得到原来的28位，再与
J/后面指令地址的高4位组合JAL组成一个32位地址。
这使得跳转到跳转指令所在的相同 256MB 范围 (2^28) 中的任何指令成为可能（或者如果启用了延迟分支，则跳转到相同 256MB 范围中的任何指令延迟槽中的指令）。
对于分支指令，有 16 位可用于指定目标地址。这些存储为相对于分支指令之后的指令的带符号偏移量（同样应用了两位移位，因为没有必要存储我们知道永远为 0 的内容）。所以恢复2个最低有效位后的实际偏移量为18位，然后将其符号扩展为32位并添加到分支指令后面的指令地址。这使得在分支指令内分支到 +/-128kB 成为可能。
考虑在地址 0x00400024 加载的以下代码：
main:
j foo
nop
foo:
b main
nop
j foo 指令被编码为 0x0810000b。 26 个最低有效位的值为 0x10000b，向左移动 2 位后变为 0x40002c。 j后面的指令地址的高4位为0，所以目标地址变为(0 << 28) | 0x40002c，等于0x40002c，恰好是[=22=的地址].
b main 指令被编码为 0x0401fffd。 16 个最低有效位的值为 0xfffd，向左移动 2 位后变为 0x3fff4。将其符号扩展为 32 位得到 0xfffffff4。当将它添加到 b 之后的指令地址时，我们得到 0x400030 + 0xfffffff4，它（当被截断为 32 位时）等于 0x400024，它恰好是 [=31] 的地址=].
如果要跳转到某个任意地址，将地址加载到寄存器中，然后使用jr或jalr指令跳转。