MIPS 字节对齐问题

2024-08-28 06:58
文章标签 问题 字节 对齐 mips

本文主要是介绍MIPS 字节对齐问题,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

一,概述

在MIPS 体系结构中,正常的加载和存储必须对齐,半字必须从2个字节的边界加载,字必须从4个字节的边界取出,加载一个非对齐的地址会导致CPU 陷入异常。例如,lh 读取一个半字时,存储器的地址必须是2 的整数倍,lw读取一个字时,存储器的地址必须是4的整数倍,sd 写入一个双字时,存储器的地址必须是8 的整数倍。

  Mips 提供非对齐访问的伪指令, uld, 在非对齐的地址上加载64位的数据。

Ulh 在非对齐的地址上加载半字。ulhu, ulw, usd, ush, usw。 一条伪指令至少有两条指令合成。

我们的系统安装了字节对齐异常的处理函数来仿效理想的加载操作,使得地址对齐的操作对用户程序是透明的。

 

mips 对齐问题以及32数据加载到64 寄存器高位数据扩展的问题,是编程时要特别注意。 最近碰到一个的问题,平台是龙芯2k+vxWorks6.8,寄存器宽度64位。简单示例如下,实验发现,未对齐的数据加载符号位并不能如设想的那样扩展。

 

//本示循环处理网络数据,一个网络数据可能包含2个tlv数据

数据示例(两个TLV数据相同):

02-02-07-00-11-22-33-44-55-66-77-02-02-07-00-11-22-33-44-55-66-77

 

struct tlv

{

unsigned short type;

unsigned short length;

unsigned char  value[0];

};

 

void dq_test(struct tlv  *pstMsg )

{

unsigned short msgtype = pstMsg->type;

printf("%s 0x%x, msgtype 0x%x,pstMsg->type 0x%x\n",__FUNCTION__, pstMsg,msgtype, pstMsg->type);

 

if (pstMsg->type < 0x300)

{

printf("test ok\n");

}

else

{

printf("test error !!!!!!!!!\n");

}

return ;

}

 

函数执行的打印如下,除了两条TLV消息的偏移地址不一样外,其它信息打印的都一样,但是第二条TLV数据(地址为0xc38baf7f)非2字节对齐,pstMsg->type < 0x300 判断为假。

 

dq_test 0xc38baf74, msgtype 0x202,pstMsg->type 0x202

test ok

dq_test 0xc38baf7f, msgtype 0x202,pstMsg->type 0x202

test error !!!!!!!!!

 

函数dq_test 的汇编如下:

c0467754 <dq_test>:

c0467754: 27bdffd0 addiu sp,sp,-48

c0467758: ffbf0028 sd ra,40(sp)

c046775c: ffbe0020 sd s8,32(sp)

c0467760: 03a0f02d move s8,sp

c0467764: afc40010 sw a0,16(s8)

c0467768: 8fc20010 lw v0,16(s8)

c046776c: 94420000 lhu v0,0(v0)

c0467770: a7c20000 sh v0,0(s8)

c0467774: 97c30000 lhu v1,0(s8)

c0467778: 8fc20010 lw v0,16(s8)

c046777c: 94420000 lhu v0,0(v0)

c0467780: 0040402d move a4,v0

c0467784: 3c02c06b lui v0,0xc06b

c0467788: 2444cb48 addiu a0,v0,-13496

c046778c: 3c02c06b lui v0,0xc06b

c0467790: 2445cb40 addiu a1,v0,-13504

c0467794: 8fc60010 lw a2,16(s8)

c0467798: 0060382d move a3,v1

c046779c: 0c109534 jal c04254d0 <printf>

c04677a0: 00000000 nop

 

if (pstMsg->type < 0x300)

c04677a4: 8fc20010 lw v0,16(s8)

c04677a8: 94420000 lhu v0,0(v0) // v0 中存储pstMsg->type 的值

非对齐访问,触发对齐异常,异常处理中进行字节加载和移位。

c04677ac: 2c420300 sltiu v0,v0,768 // v0 = ((unsigned)v0 < (unsigned)0x300) ? 1:0

c04677b0: 10400007 beqz v0,c04677d0 //如果v0为零则跳到函数快结束的地方

c04677b4: 00000000 nop

 

c04677b8: 3c02c06b lui v0,0xc06b

c04677bc: 2444cb78 addiu a0,v0,-13448

c04677c0: 0c109534 jal c04254d0 <printf>

c04677c4: 00000000 nop

c04677c8: 08119df8 j c04677e0 <$L30>

c04677cc: 00000000 nop

c04677d0: 3c02c06b lui v0,0xc06b

c04677d4: 2444cb88 addiu a0,v0,-13432

c04677d8: 0c109534 jal c04254d0 <printf>

c04677dc: 00000000 nop

c04677e0: 03c0e82d move sp,s8

c04677e4: dfbf0028 ld ra,40(sp)

c04677e8: dfbe0020 ld s8,32(sp)

c04677ec: 27bd0030 addiu sp,sp,48

c04677f0: 03e00008 jr ra

c04677f4: 00000000 nop

 

用ejtag 调试程序,给比较指令打断点,程序进行比较时,运行停住,此时查看寄存器的值,发现v0 寄存器高32 位数值不对。

 

cpu0 -source configs/config.ls2k

b 0x98000000c04677ac

cpu0 -set

 

zero:0x0 at:0xfffffffffffffffe v0:0xffffffff00000202 v1:0x0

a0:0x3400ffa1 a1:0x0 a2:0x10 a3:0x103

t0:0x1 t1:0x3400ffa0 t2:0x0 t3:0x3400ffa1

t4:0x8c t5:0xa t6:0x4fdd t7:0x10

s0:0x3400ffa1 s1:0xffffffffc38bbba0 s2:0xffffffffc0790000 s3:0x0

s4:0x0 s5:0x0 s6:0x0 s7:0x0

t8:0x0 t9:0x0 k0:0xffffffffc04677c0 k1:0x3400ffa3

gp:0xffffffffc077f010 sp:0xffffffffc38baea0 s8:0xffffffffc38baea0 ra:0xffffffffc

04677b8

status:0x3400ffa1 lo:0x666666666666666a hi:0xe badvaddr:0xa

cause:0x40008410 pc:0xffffffffc04677ac epc:0xffffffffc04677c0

cpu0 –

 

怀疑是字节对齐异常处理的纠正有问题。

 

二,异常处理简介

      mips异常处理向量0x180 源代码在 vectors.S 异常原因存储在 CP0_CAUSE 处理函数为 excStub 。vxworks 6.8 的版本,每个任务都有独立的异常栈,发生异常后都在发生异常时任务的异常栈中执行。首先保存被被中断任务的寄存器数值,执行结束后,再恢复中断任务的寄存器。

 

excStub

callExcHandler

异常钩子函数

 

excBsrTbl 异常处理函数表

 

VOIDFUNCPTR excBsrTbl[] =

    {

    excIntHandle, /* 0 - interrupt exception */

    excExcHandle, /* 1 - tlb mod exception */

    excExcHandle, /* 2 - tlb load exception */

    excExcHandle, /* 3 - tlb store exception */

    excExcHandle, /* 4 - address load exception */

    excExcHandle, /* 5 - address store exception */

    excExcHandle, /* 6 - instr. bus error exception*/

    excExcHandle, /* 7 - data bus error exception */

    excExcHandle, /* 8 - system call exception */

    excExcHandle, /* 9 - break point exception */

    excExcHandle, /* 10 - rsvd instruction exception*/

    excExcHandle, /* 11 - coprocessor unusable excptn*/

    excExcHandle, /* 12 - overflow exception */

    excExcHandle, /* 13 - trap exception */

    excExcHandle, /* 14 - VCEI exception */

    excExcHandle, /* 15 - FPE exception */

    excExcHandle, /* 16 - reserved entry */

    excExcHandle, /* 17 - reserved entry */

    excExcHandle, /* 18 - reserved entry */

    excExcHandle, /* 19 - reserved entry */

    excExcHandle, /* 20 - reserved entry */

    excExcHandle, /* 21 - reserved entry */

    excExcHandle, /* 22 - reserved entry */

    excExcHandle, /* 23 - watch exception */

    excExcHandle, /* 24 - reserved entry */

    excExcHandle, /* 25 - reserved entry */

    excExcHandle, /* 26 - reserved entry */

    excExcHandle, /* 27 - reserved entry */

    excExcHandle, /* 28 - reserved entry */

    excExcHandle, /* 29 - reserved entry */

    excExcHandle, /* 30 - reserved entry */

    excExcHandle, /* 31 - VCED exception */

    excIntHandle, /* 32 - software trap 0 */

    excIntHandle, /* 33 - software trap 1 */

    excIntHandle, /* 34 - autovec VME irq7 interrupt */

    excIntHandle, /* 35 - autovec VME irq6 interrupt */

    excIntHandle, /* 36 - autovec VME irq5 interrupt */

    excIntHandle, /* 37 - autovec VME irq4 interrupt */

    excIntHandle, /* 38 - autovec VME irq3 interrupt */

    excIntHandle, /* 39 - autovec VME irq2 interrupt */

    excIntHandle, /* 40 - autovec VME irq1 interrupt */

    excIntHandle, /* 41 - spare interrupt */

    excIntHandle, /* 42 - uart 0 interrupt */

    excIntHandle, /* 43 - uart 1 interrupt */

    excIntHandle, /* 44 - msg pending interrupt */

    excIntHandle, /* 45 - spare interrupt */

    excIntHandle, /* 46 - spare interrupt */

    excIntHandle, /* 47 - hw bp interrupt */

    excIntHandle, /* 48 - spare interrupt */

    excIntHandle, /* 49 - spare interrupt */

    excIntHandle, /* 50 - timer 0 interrupt */

    excIntHandle, /* 51 - timer 1 interrupt */

    excIntHandle, /* 52 - spare exception */

    excIntHandle, /* 53 - spare exception */

    excExcHandle, /* 54 - unimplemented FPA oper */

    excExcHandle, /* 55 - invalid FPA operation */

    excExcHandle, /* 56 - FPA div by zero */

    excExcHandle, /* 57 - FPA overflow exception */

    excExcHandle, /* 58 - FPA underflow exception */

    excExcHandle, /* 59 - FPA inexact operation */

    excIntHandle, /* 60 - bus error interrupt */

excIntHandle,

 

异常钩子安转

intVecSet ();

 

三,分析

查看lhu指令的非对齐纠正处理操作函数如下

 

字节对齐的中断处理

/*store the opcode to t0, RT to t5, RS to t6, offset to t7*/

and t5,t5,0x03e00000

srl t5, t5, 21

 

and t6, t6, 0x001f0000

srl t6, t6, 16

 

and t7, t7, 0x0000ffff

 

and t0, t0, 0xfc000000

srl t0, t0, 26

 

/*-----------------if opcode == op_lhu-----------------*/

op_lhu:

//机器码组成 37(指令码)+rb(r5)+rt(r6)+offset(r7)

//汇编指令 lhu v0,0(v0)  v0 寄存器索引->r5 v0索引->r6 0->r7

li t0, _RTypeSize

multu t0, t5   //乘法单元的结果寄存器hi/lo hilo = (unsigned)t0*(unsigned)t5

mflo t0

addi t0, t0, E_STK_GREG_BASE

lw a0, FRAMEA1(lwIntr)(sp) /* pEsf to a0 */

addu a0, a0, t0

lw t4, 0(a0) /* load the RS address to t4 */

addu t4, t4, t7

lbu  t2, 1(t4)  //源地址单字节加载

lbu t3, 0(t4)   //源地址单字节加载

sll t2, t2, 0x8  //左移8位

or  t2, t2, t3    //或

li t0, _RTypeSize

multu t0, t6

mflo t0

addi t0, t0, E_STK_GREG_BASE //获取目标寄存器的偏移,在本例中就是V0

lw a0, FRAMEA1(lwIntr)(sp)  

addu a0, a0, t0

/*sw t2, 0(a0)*/

sd t2, 0(a0)  //--> 对于汇编 lhu v0,0(v0) 就是给目标寄存器v0 赋值

b process_end

nop

 

sw t2, 0(a0) 指令更换成sd t2, 0(a0) 问题解决。

 

这篇关于MIPS 字节对齐问题的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1114054

相关文章

IDEA和GIT关于文件中LF和CRLF问题及解决

《IDEA和GIT关于文件中LF和CRLF问题及解决》文章总结:因IDEA默认使用CRLF换行符导致Shell脚本在Linux运行报错,需在编辑器和Git中统一为LF,通过调整Git的core.aut... 目录问题描述问题思考解决过程总结问题描述项目软件安装shell脚本上git仓库管理,但拉取后,上l

idea npm install很慢问题及解决(nodejs)

《ideanpminstall很慢问题及解决(nodejs)》npm安装速度慢可通过配置国内镜像源(如淘宝)、清理缓存及切换工具解决,建议设置全局镜像(npmconfigsetregistryht... 目录idea npm install很慢(nodejs)配置国内镜像源清理缓存总结idea npm in

pycharm跑python项目易出错的问题总结

《pycharm跑python项目易出错的问题总结》:本文主要介绍pycharm跑python项目易出错问题的相关资料,当你在PyCharm中运行Python程序时遇到报错,可以按照以下步骤进行排... 1. 一定不要在pycharm终端里面创建环境安装别人的项目子模块等,有可能出现的问题就是你不报错都安装

idea突然报错Malformed \uxxxx encoding问题及解决

《idea突然报错Malformeduxxxxencoding问题及解决》Maven项目在切换Git分支时报错,提示project元素为描述符根元素,解决方法:删除Maven仓库中的resolv... 目www.chinasem.cn录问题解决方式总结问题idea 上的 maven China编程项目突然报错,是

Python爬虫HTTPS使用requests,httpx,aiohttp实战中的证书异步等问题

《Python爬虫HTTPS使用requests,httpx,aiohttp实战中的证书异步等问题》在爬虫工程里,“HTTPS”是绕不开的话题,HTTPS为传输加密提供保护,同时也给爬虫带来证书校验、... 目录一、核心问题与优先级检查(先问三件事)二、基础示例:requests 与证书处理三、高并发选型:

前端导出Excel文件出现乱码或文件损坏问题的解决办法

《前端导出Excel文件出现乱码或文件损坏问题的解决办法》在现代网页应用程序中,前端有时需要与后端进行数据交互,包括下载文件,:本文主要介绍前端导出Excel文件出现乱码或文件损坏问题的解决办法,... 目录1. 检查后端返回的数据格式2. 前端正确处理二进制数据方案 1:直接下载(推荐)方案 2:手动构造

Python绘制TSP、VRP问题求解结果图全过程

《Python绘制TSP、VRP问题求解结果图全过程》本文介绍用Python绘制TSP和VRP问题的静态与动态结果图,静态图展示路径,动态图通过matplotlib.animation模块实现动画效果... 目录一、静态图二、动态图总结【代码】python绘制TSP、VRP问题求解结果图(包含静态图与动态图

MyBatis/MyBatis-Plus同事务循环调用存储过程获取主键重复问题分析及解决

《MyBatis/MyBatis-Plus同事务循环调用存储过程获取主键重复问题分析及解决》MyBatis默认开启一级缓存,同一事务中循环调用查询方法时会重复使用缓存数据,导致获取的序列主键值均为1,... 目录问题原因解决办法如果是存储过程总结问题myBATis有如下代码获取序列作为主键IdMappe

k8s容器放开锁内存限制问题

《k8s容器放开锁内存限制问题》nccl-test容器运行mpirun时因NCCL_BUFFSIZE过大导致OOM,需通过修改docker服务配置文件,将LimitMEMLOCK设为infinity并... 目录问题问题确认放开容器max locked memory限制总结参考:https://Access

Java中字符编码问题的解决方法详解

《Java中字符编码问题的解决方法详解》在日常Java开发中,字符编码问题是一个非常常见却又特别容易踩坑的地方,这篇文章就带你一步一步看清楚字符编码的来龙去脉,并结合可运行的代码,看看如何在Java项... 目录前言背景:为什么会出现编码问题常见场景分析控制台输出乱码文件读写乱码数据库存取乱码解决方案统一使