assembly - 带有跳转(和链接)指令的奇怪的MIPS汇编器行为

Question

因此，我们正在学校学习MIPS架构，并且正在实现MIPS32架构。我以为我会使用GNU cross-binutils作为汇编器，但是在处理指令jal，j和jr时却得到了奇怪的输出。汇编程序似乎将指令插入错误的位置。我不知道为什么会这样，而且我怀疑MIPS汇编程序是否会损坏，所以我认为这应该发生。

这是我的虚拟 assembly 文件:

.section .text
.globl __start

__start:
   addi $a0, $0, 100
   addi $a1, $0, 200 
   jal test

test:
   add $v0, $a0, $a1
   jr $ra

但是，当我反汇编时，会得到以下输出:

Disassembly of section .text:

00000000 <__start>:
   0:   20040064    addi    a0,zero,100
   4:   0c000003    jal c <test>    <--- Why is jal coming before addi?
   8:   200500c8    addi    a1,zero,200

0000000c <test>:
   c:   03e00008    jr  ra  <--- Why is jr coming before add?
  10:   00851020    add v0,a0,a1
    ...

这是一些建筑怪癖吗？如果是这样，背后的理由是什么？

编辑:
测试添加一些nop只是为了...

.section .text
.globl __start

__start:
   addi $a0, $0, 100
   addi $a1, $0, 200 
   nop
   jal test

test:
   add $v0, $a0, $a1
   nop
   jr $ra

它给了我一些似乎正确的东西。

Disassembly of section .text:

00000000 <__start>:
   0:   20040064    addi    a0,zero,100
   4:   200500c8    addi    a1,zero,200
   8:   0c000004    jal 10 <test>
   c:   00000000    nop

00000010 <test>:
  10:   00851020    add v0,a0,a1
  14:   03e00008    jr  ra
  18:   00000000    nop
  1c:   00000000    nop

为什么jal和j用最后一条指令交换位置？

Answer 1

MIPS具有明显的管道危害；紧接在跳转或跳转指令之后的指令将始终被执行(该指令有时称为“分支延迟槽”)。如果您的代码确实按照编写的方式正确地进行了汇编:

__start:
   addi $a0, $0, 100
   addi $a1, $0, 200 
   jal test

test:
   add $v0, $a0, $a1
   jr $ra

那么 add指令将在 jal发生的时间附近执行两次:一次在延迟时隙中，一次在程序计数器更改实际生效时的下一个周期执行。

默认情况下，GNU汇编器为您重新排序指令:很明显，第二个 addi必须始终执行，因此可以与 jal指令交换，以便 addi移入延迟槽。 (如果汇编程序无法推断出这样做是安全的，它将改为在延迟槽中插入 nop。)

如果您不希望它为您重新排序，请添加指令

.set noreorder

在您的源文件的顶部。在这种情况下，您必须自己处理危险。如果您这样做，建议您为延迟槽添加注释，以使它们脱颖而出-例如通过增加一个或多个缩进空间。例如:

.set noreorder

__start:
   addi $a0, $0, 100
   jal test
     addi $a1, $0, 200 

test:
   add $v0, $a0, $a1
   jr $ra
     nop