计算机组成学习记录-体系结构-分支指令

分支指令可以改变程序计数器原有的顺序执行模式，从而实现程序中的for，while，if else等指令。分支指令分为条件分支与无条件分支。

条件分支

MIPS有两条条件分支指令，一条为bne，一条为beq。bne在所给的两个寄存器操作数不相等时执行跳转。beq在所给的两个寄存器操作数相等时执行跳转。方便记忆，我把bne看作branch not equal，beq看作branch equal。

	addi $s2, $0, 2
	addi $s3, $0, 3
	bne $s2, $s3, target
	add $s1, $s2, $s3
target:
	addi $s2, $s2, 1 

target所在位置的操作数称为标号（label）。这里，由于$s3与$s2不相等，故执行跳转，继而执行addi $s2, $s2, 1 指令，也就是label后的指令。若相等，则会顺序执行add $s1, $s2, $s3指令。
汇编代码使用标号来说明程序中指令位置，也就是上段示例中的target:。当汇编语言翻译为机器代码时，标号会被翻译为地址。常常会不缩进标号，从而达到突出作用。

条件分支指令是if else，switch case，while，for等语句的汇编语言表示中的一部分，用于判断条件是否满足并执行相应跳转。

if-else

设a在$s0中，b在$s1中。
如果C语言代码为

if (a == b) {
	语句1;
}
//这里是汇编语言中标号位置所在
语句2;

其相应的汇编语言指令为
bne $s0, $s1, 标号；
如果$s0不等于$s1，则跳转到语句2，如果相等，则顺序执行语句1。
如果条件为a != b，那么会用到beq指令。可以看到对于if语句，汇编语言中的判断相等还是不相等与高级程序语言中的相反。因为当执行if后大括号内语句时，实际上是在顺序执行，反而当跳过这些语句时，执行了跳转。

如果C语言代码为

if (a == b) {
	语句1;
}
else {//标号1
	语句2;
}
//标号2

那么在汇编代码中，除了有与上一个if示例中指令相同的指令，语句1之后会有一个无条件分支指令j，负责在执行完语句1之后跳转到标号2所在位置。

如果这些语句的判别条件是a < b，其中a在$s0中，b在$s1中，则会先执行a和b的小于设置指令slt（slt是R-类型指令，当rs小于rt，rd置为1，否则rd置为0），再以slt指令的目的寄存器与保存1的寄存器进行bne指令。

switch-case

设a在$s0中。
如果C语言代码为

switch (a){
	case 1: 语句1; break;
	//标号1
	case 2: 语句2; break;
	//标号2
	default: 语句3;
}
//标号3

那么在汇编代码中

addi $t0, $0, 1
bne $s0, $t0, 标号1
语句1对应指令
j 标号3
addi $t0, $0, 2
bne $s0, $t0, 标号2
语句2对应指令
j 标号3
语句3对应指令

for与while

当判断是否还要继续进行循环时，将在循环语句末尾使用bne与beq进行判断，如果条件满足，跳转到循环语句开头，不满足则顺序执行接下来的语句，跳出循环。对于for语句，initialization会放在最开始标号之前的位置，loop operation会放在最末尾跳转指令之前的位置。

无条件分支

无条件分支又称跳转指令。MIPS中的无条件分支指令有三种：跳转指令j, 跳转链接指令jal,寄存器跳转指令jr。

j

指令j直接跳转到标号所在位置。
j target

jr

jr会跳转到它的寄存器操作数所保存的地址，从该地址执行指令。
jr $s0

jal

jal也执行跳转，与j类似，但会保存一个返回位置，与过程调用相关。这里书中还未详解，将在过程调用章节进行学习。