如何从MIPS的bne指令中获取立即数/分支偏移量及目标地址？

示例代码 #

slt $t2, $t5, $t0 <---- 0x04001248 (PC) [Memory Address]
        bne $t2, $s4, ELSE
        lw $s4, 120($s1)
        j DONE
  ELSE: addi $t2, $t2, -100
  DONE: nop

已知信息 #

bne指令的字段值：

• op: 000101（bne操作码）
• rs: 01010（对应寄存器$t2）
• rt: 01100（对应寄存器$s4）

一、获取bne指令的立即数 #

1. 从bne指令的32位机器码中提取低16位，这部分就是以补码形式存储的立即数字段。
2. 对该16位补码执行符号扩展：若最高位为1（表示负数），则将高位16位全部补1；若最高位为0（表示正数），则高位16位全部补0，得到32位的偏移量。

二、获取bne指令的目标地址 #

MIPS分支指令采用相对寻址，计算步骤如下：

1. 计算bne指令自身的PC值：示例中前一条slt指令地址为0x04001248，MIPS指令长度为4字节，因此bne的PC值为 0x04001248 + 4 = 0x0400124C。
2. 计算PC+4：即bne指令的下一条指令地址，值为 0x0400124C + 4 = 0x04001250。
3. 将步骤一中得到的32位偏移量左移2位：由于MIPS以字节寻址，分支偏移量按字（4字节）为单位，左移2位可将其转换为字节偏移量。
4. 目标地址 = (PC + 4) + (左移后的偏移量)。

三、关于负十六进制值的疑问 #

得到负十六进制值是正常现象，并非方法错误：
bne的立即数字段以补码形式存储，当分支目标位于PC+4的**前向（地址更小的方向）**时，偏移量为负数，对应的十六进制表示最高位为1，呈现负数值。只要严格按照上述步骤计算，最终得到的目标地址会是正确的。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Adriel Orlando Johan