3c70ff29bc086990ba44f34aacb35b7fd5b2b7c7
[external/binutils.git] / gas / doc / c-mips.texi
1 @c Copyright 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1997, 1999, 2000, 2001,
2 @c 2002, 2003, 2004
3 @c Free Software Foundation, Inc.
4 @c This is part of the GAS manual.
5 @c For copying conditions, see the file as.texinfo.
6 @ifset GENERIC
7 @page
8 @node MIPS-Dependent
9 @chapter MIPS Dependent Features
10 @end ifset
11 @ifclear GENERIC
12 @node Machine Dependencies
13 @chapter MIPS Dependent Features
14 @end ifclear
15
16 @cindex MIPS processor
17 @sc{gnu} @code{@value{AS}} for @sc{mips} architectures supports several
18 different @sc{mips} processors, and MIPS ISA levels I through V, MIPS32,
19 and MIPS64.  For information about the @sc{mips} instruction set, see
20 @cite{MIPS RISC Architecture}, by Kane and Heindrich (Prentice-Hall).
21 For an overview of @sc{mips} assembly conventions, see ``Appendix D:
22 Assembly Language Programming'' in the same work.
23
24 @menu
25 * MIPS Opts::           Assembler options
26 * MIPS Object::         ECOFF object code
27 * MIPS Stabs::          Directives for debugging information
28 * MIPS ISA::            Directives to override the ISA level
29 * MIPS symbol sizes::   Directives to override the size of symbols
30 * MIPS autoextend::     Directives for extending MIPS 16 bit instructions
31 * MIPS insn::           Directive to mark data as an instruction
32 * MIPS option stack::   Directives to save and restore options
33 * MIPS ASE instruction generation overrides:: Directives to control
34                         generation of MIPS ASE instructions
35 @end menu
36
37 @node MIPS Opts
38 @section Assembler options
39
40 The @sc{mips} configurations of @sc{gnu} @code{@value{AS}} support these
41 special options:
42
43 @table @code
44 @cindex @code{-G} option (MIPS)
45 @item -G @var{num}
46 This option sets the largest size of an object that can be referenced
47 implicitly with the @code{gp} register.  It is only accepted for targets
48 that use @sc{ecoff} format.  The default value is 8.
49
50 @cindex @code{-EB} option (MIPS)
51 @cindex @code{-EL} option (MIPS)
52 @cindex MIPS big-endian output
53 @cindex MIPS little-endian output
54 @cindex big-endian output, MIPS
55 @cindex little-endian output, MIPS
56 @item -EB
57 @itemx -EL
58 Any @sc{mips} configuration of @code{@value{AS}} can select big-endian or
59 little-endian output at run time (unlike the other @sc{gnu} development
60 tools, which must be configured for one or the other).  Use @samp{-EB}
61 to select big-endian output, and @samp{-EL} for little-endian.
62
63 @cindex MIPS architecture options
64 @item -mips1
65 @itemx -mips2
66 @itemx -mips3
67 @itemx -mips4
68 @itemx -mips5
69 @itemx -mips32
70 @itemx -mips32r2
71 @itemx -mips64
72 @itemx -mips64r2
73 Generate code for a particular MIPS Instruction Set Architecture level.
74 @samp{-mips1} corresponds to the @sc{r2000} and @sc{r3000} processors,
75 @samp{-mips2} to the @sc{r6000} processor, @samp{-mips3} to the
76 @sc{r4000} processor, and @samp{-mips4} to the @sc{r8000} and
77 @sc{r10000} processors.  @samp{-mips5}, @samp{-mips32}, @samp{-mips32r2},
78 @samp{-mips64}, and @samp{-mips64r2}
79 correspond to generic
80 @sc{MIPS V}, @sc{MIPS32}, @sc{MIPS32 Release 2}, @sc{MIPS64},
81 and @sc{MIPS64 Release 2}
82 ISA processors, respectively.  You can also switch
83 instruction sets during the assembly; see @ref{MIPS ISA, Directives to
84 override the ISA level}.
85
86 @item -mgp32
87 @itemx -mfp32
88 Some macros have different expansions for 32-bit and 64-bit registers.
89 The register sizes are normally inferred from the ISA and ABI, but these
90 flags force a certain group of registers to be treated as 32 bits wide at
91 all times.  @samp{-mgp32} controls the size of general-purpose registers
92 and @samp{-mfp32} controls the size of floating-point registers.
93
94 On some MIPS variants there is a 32-bit mode flag; when this flag is
95 set, 64-bit instructions generate a trap.  Also, some 32-bit OSes only
96 save the 32-bit registers on a context switch, so it is essential never
97 to use the 64-bit registers.
98
99 @item -mgp64
100 Assume that 64-bit general purpose registers are available.  This is
101 provided in the interests of symmetry with -gp32.
102
103 @item -mips16
104 @itemx -no-mips16
105 Generate code for the MIPS 16 processor.  This is equivalent to putting
106 @samp{.set mips16} at the start of the assembly file.  @samp{-no-mips16}
107 turns off this option.
108
109 @item -mips3d
110 @itemx -no-mips3d
111 Generate code for the MIPS-3D Application Specific Extension.
112 This tells the assembler to accept MIPS-3D instructions.
113 @samp{-no-mips3d} turns off this option.
114
115 @item -mdmx
116 @itemx -no-mdmx
117 Generate code for the MDMX Application Specific Extension.
118 This tells the assembler to accept MDMX instructions.
119 @samp{-no-mdmx} turns off this option.
120
121 @item -mdsp
122 @itemx -mno-dsp
123 Generate code for the DSP Application Specific Extension.
124 This tells the assembler to accept DSP instructions.
125 @samp{-mno-dsp} turns off this option.
126
127 @item -mmt
128 @itemx -mno-mt
129 Generate code for the MT Application Specific Extension.
130 This tells the assembler to accept MT instructions.
131 @samp{-mno-mt} turns off this option.
132
133 @item -mfix7000
134 @itemx -mno-fix7000
135 Cause nops to be inserted if the read of the destination register
136 of an mfhi or mflo instruction occurs in the following two instructions.
137
138 @item -mfix-vr4120
139 @itemx -no-mfix-vr4120
140 Insert nops to work around certain VR4120 errata.  This option is
141 intended to be used on GCC-generated code: it is not designed to catch
142 all problems in hand-written assembler code.
143
144 @item -mfix-vr4130
145 @itemx -no-mfix-vr4130
146 Insert nops to work around the VR4130 @samp{mflo}/@samp{mfhi} errata.
147
148 @item -m4010
149 @itemx -no-m4010
150 Generate code for the LSI @sc{r4010} chip.  This tells the assembler to
151 accept the @sc{r4010} specific instructions (@samp{addciu}, @samp{ffc},
152 etc.), and to not schedule @samp{nop} instructions around accesses to
153 the @samp{HI} and @samp{LO} registers.  @samp{-no-m4010} turns off this
154 option.
155
156 @item -m4650
157 @itemx -no-m4650
158 Generate code for the MIPS @sc{r4650} chip.  This tells the assembler to accept
159 the @samp{mad} and @samp{madu} instruction, and to not schedule @samp{nop}
160 instructions around accesses to the @samp{HI} and @samp{LO} registers.
161 @samp{-no-m4650} turns off this option.
162
163 @itemx -m3900
164 @itemx -no-m3900
165 @itemx -m4100
166 @itemx -no-m4100
167 For each option @samp{-m@var{nnnn}}, generate code for the MIPS
168 @sc{r@var{nnnn}} chip.  This tells the assembler to accept instructions
169 specific to that chip, and to schedule for that chip's hazards.
170
171 @item -march=@var{cpu}
172 Generate code for a particular MIPS cpu.  It is exactly equivalent to
173 @samp{-m@var{cpu}}, except that there are more value of @var{cpu}
174 understood.  Valid @var{cpu} value are:
175
176 @quotation
177 2000,
178 3000,
179 3900,
180 4000,
181 4010,
182 4100,
183 4111,
184 vr4120,
185 vr4130,
186 vr4181,
187 4300,
188 4400,
189 4600,
190 4650,
191 5000,
192 rm5200,
193 rm5230,
194 rm5231,
195 rm5261,
196 rm5721,
197 vr5400,
198 vr5500,
199 6000,
200 rm7000,
201 8000,
202 rm9000,
203 10000,
204 12000,
205 mips32-4k,
206 sb1
207 @end quotation
208
209 @item -mtune=@var{cpu}
210 Schedule and tune for a particular MIPS cpu.  Valid @var{cpu} values are
211 identical to @samp{-march=@var{cpu}}.
212
213 @item -mabi=@var{abi}
214 Record which ABI the source code uses.  The recognized arguments
215 are: @samp{32}, @samp{n32}, @samp{o64}, @samp{64} and @samp{eabi}.
216
217 @item -msym32
218 @itemx -mno-sym32
219 @cindex -msym32
220 @cindex -mno-sym32
221 Equivalent to adding @code{.set sym32} or @code{.set nosym32} to
222 the beginning of the assembler input.  @xref{MIPS symbol sizes}.
223
224 @cindex @code{-nocpp} ignored (MIPS)
225 @item -nocpp
226 This option is ignored.  It is accepted for command-line compatibility with
227 other assemblers, which use it to turn off C style preprocessing.  With
228 @sc{gnu} @code{@value{AS}}, there is no need for @samp{-nocpp}, because the
229 @sc{gnu} assembler itself never runs the C preprocessor.
230
231 @item --construct-floats
232 @itemx --no-construct-floats
233 @cindex --construct-floats
234 @cindex --no-construct-floats
235 The @code{--no-construct-floats} option disables the construction of
236 double width floating point constants by loading the two halves of the
237 value into the two single width floating point registers that make up
238 the double width register.  This feature is useful if the processor
239 support the FR bit in its status  register, and this bit is known (by
240 the programmer) to be set.  This bit prevents the aliasing of the double
241 width register by the single width registers.
242
243 By default @code{--construct-floats} is selected, allowing construction
244 of these floating point constants.
245
246 @item --trap
247 @itemx --no-break
248 @c FIXME!  (1) reflect these options (next item too) in option summaries;
249 @c         (2) stop teasing, say _which_ instructions expanded _how_.
250 @code{@value{AS}} automatically macro expands certain division and
251 multiplication instructions to check for overflow and division by zero.  This
252 option causes @code{@value{AS}} to generate code to take a trap exception
253 rather than a break exception when an error is detected.  The trap instructions
254 are only supported at Instruction Set Architecture level 2 and higher.
255
256 @item --break
257 @itemx --no-trap
258 Generate code to take a break exception rather than a trap exception when an
259 error is detected.  This is the default.
260
261 @item -mpdr
262 @itemx -mno-pdr
263 Control generation of @code{.pdr} sections.  Off by default on IRIX, on
264 elsewhere.
265
266 @item -mshared
267 @itemx -mno-shared
268 When generating code using the Unix calling conventions (selected by
269 @samp{-KPIC} or @samp{-mcall_shared}), gas will normally generate code
270 which can go into a shared library.  The @samp{-mno-shared} option
271 tells gas to generate code which uses the calling convention, but can
272 not go into a shared library.  The resulting code is slightly more
273 efficient.  This option only affects the handling of the
274 @samp{.cpload} and @samp{.cpsetup} pseudo-ops.
275 @end table
276
277 @node MIPS Object
278 @section MIPS ECOFF object code
279
280 @cindex ECOFF sections
281 @cindex MIPS ECOFF sections
282 Assembling for a @sc{mips} @sc{ecoff} target supports some additional sections
283 besides the usual @code{.text}, @code{.data} and @code{.bss}.  The
284 additional sections are @code{.rdata}, used for read-only data,
285 @code{.sdata}, used for small data, and @code{.sbss}, used for small
286 common objects.
287
288 @cindex small objects, MIPS ECOFF
289 @cindex @code{gp} register, MIPS
290 When assembling for @sc{ecoff}, the assembler uses the @code{$gp} (@code{$28})
291 register to form the address of a ``small object''.  Any object in the
292 @code{.sdata} or @code{.sbss} sections is considered ``small'' in this sense.
293 For external objects, or for objects in the @code{.bss} section, you can use
294 the @code{@value{GCC}} @samp{-G} option to control the size of objects addressed via
295 @code{$gp}; the default value is 8, meaning that a reference to any object
296 eight bytes or smaller uses @code{$gp}.  Passing @samp{-G 0} to
297 @code{@value{AS}} prevents it from using the @code{$gp} register on the basis
298 of object size (but the assembler uses @code{$gp} for objects in @code{.sdata}
299 or @code{sbss} in any case).  The size of an object in the @code{.bss} section
300 is set by the @code{.comm} or @code{.lcomm} directive that defines it.  The
301 size of an external object may be set with the @code{.extern} directive.  For
302 example, @samp{.extern sym,4} declares that the object at @code{sym} is 4 bytes
303 in length, whie leaving @code{sym} otherwise undefined.
304
305 Using small @sc{ecoff} objects requires linker support, and assumes that the
306 @code{$gp} register is correctly initialized (normally done automatically by
307 the startup code).  @sc{mips} @sc{ecoff} assembly code must not modify the
308 @code{$gp} register.
309
310 @node MIPS Stabs
311 @section Directives for debugging information
312
313 @cindex MIPS debugging directives
314 @sc{mips} @sc{ecoff} @code{@value{AS}} supports several directives used for
315 generating debugging information which are not support by traditional @sc{mips}
316 assemblers.  These are @code{.def}, @code{.endef}, @code{.dim}, @code{.file},
317 @code{.scl}, @code{.size}, @code{.tag}, @code{.type}, @code{.val},
318 @code{.stabd}, @code{.stabn}, and @code{.stabs}.  The debugging information
319 generated by the three @code{.stab} directives can only be read by @sc{gdb},
320 not by traditional @sc{mips} debuggers (this enhancement is required to fully
321 support C++ debugging).  These directives are primarily used by compilers, not
322 assembly language programmers!
323
324 @node MIPS symbol sizes
325 @section Directives to override the size of symbols
326
327 @cindex @code{.set sym32}
328 @cindex @code{.set nosym32}
329 The n64 ABI allows symbols to have any 64-bit value.  Although this
330 provides a great deal of flexibility, it means that some macros have
331 much longer expansions than their 32-bit counterparts.  For example,
332 the non-PIC expansion of @samp{dla $4,sym} is usually:
333
334 @smallexample
335 lui     $4,%highest(sym)
336 lui     $1,%hi(sym)
337 daddiu  $4,$4,%higher(sym)
338 daddiu  $1,$1,%lo(sym)
339 dsll32  $4,$4,0
340 daddu   $4,$4,$1
341 @end smallexample
342
343 whereas the 32-bit expansion is simply:
344
345 @smallexample
346 lui     $4,%hi(sym)
347 daddiu  $4,$4,%lo(sym)
348 @end smallexample
349
350 n64 code is sometimes constructed in such a way that all symbolic
351 constants are known to have 32-bit values, and in such cases, it's
352 preferable to use the 32-bit expansion instead of the 64-bit
353 expansion.
354
355 You can use the @code{.set sym32} directive to tell the assembler
356 that, from this point on, all expressions of the form
357 @samp{@var{symbol}} or @samp{@var{symbol} + @var{offset}}
358 have 32-bit values.  For example:
359
360 @smallexample
361 .set sym32
362 dla     $4,sym
363 lw      $4,sym+16
364 sw      $4,sym+0x8000($4)
365 @end smallexample
366
367 will cause the assembler to treat @samp{sym}, @code{sym+16} and
368 @code{sym+0x8000} as 32-bit values.  The handling of non-symbolic
369 addresses is not affected.
370
371 The directive @code{.set nosym32} ends a @code{.set sym32} block and
372 reverts to the normal behavior.  It is also possible to change the
373 symbol size using the command-line options @option{-msym32} and
374 @option{-mno-sym32}.
375
376 These options and directives are always accepted, but at present,
377 they have no effect for anything other than n64.
378
379 @node MIPS ISA
380 @section Directives to override the ISA level
381
382 @cindex MIPS ISA override
383 @kindex @code{.set mips@var{n}}
384 @sc{gnu} @code{@value{AS}} supports an additional directive to change
385 the @sc{mips} Instruction Set Architecture level on the fly: @code{.set
386 mips@var{n}}.  @var{n} should be a number from 0 to 5, or 32, 32r2, 64
387 or 64r2.
388 The values other than 0 make the assembler accept instructions
389 for the corresponding @sc{isa} level, from that point on in the
390 assembly.  @code{.set mips@var{n}} affects not only which instructions
391 are permitted, but also how certain macros are expanded.  @code{.set
392 mips0} restores the @sc{isa} level to its original level: either the
393 level you selected with command line options, or the default for your
394 configuration.  You can use this feature to permit specific @sc{r4000}
395 instructions while assembling in 32 bit mode.  Use this directive with
396 care!
397
398 The directive @samp{.set mips16} puts the assembler into MIPS 16 mode,
399 in which it will assemble instructions for the MIPS 16 processor.  Use
400 @samp{.set nomips16} to return to normal 32 bit mode.
401
402 Traditional @sc{mips} assemblers do not support this directive.
403
404 @node MIPS autoextend
405 @section Directives for extending MIPS 16 bit instructions
406
407 @kindex @code{.set autoextend}
408 @kindex @code{.set noautoextend}
409 By default, MIPS 16 instructions are automatically extended to 32 bits
410 when necessary.  The directive @samp{.set noautoextend} will turn this
411 off.  When @samp{.set noautoextend} is in effect, any 32 bit instruction
412 must be explicitly extended with the @samp{.e} modifier (e.g.,
413 @samp{li.e $4,1000}).  The directive @samp{.set autoextend} may be used
414 to once again automatically extend instructions when necessary.
415
416 This directive is only meaningful when in MIPS 16 mode.  Traditional
417 @sc{mips} assemblers do not support this directive.
418
419 @node MIPS insn
420 @section Directive to mark data as an instruction
421
422 @kindex @code{.insn}
423 The @code{.insn} directive tells @code{@value{AS}} that the following
424 data is actually instructions.  This makes a difference in MIPS 16 mode:
425 when loading the address of a label which precedes instructions,
426 @code{@value{AS}} automatically adds 1 to the value, so that jumping to
427 the loaded address will do the right thing.
428
429 @node MIPS option stack
430 @section Directives to save and restore options
431
432 @cindex MIPS option stack
433 @kindex @code{.set push}
434 @kindex @code{.set pop}
435 The directives @code{.set push} and @code{.set pop} may be used to save
436 and restore the current settings for all the options which are
437 controlled by @code{.set}.  The @code{.set push} directive saves the
438 current settings on a stack.  The @code{.set pop} directive pops the
439 stack and restores the settings.
440
441 These directives can be useful inside an macro which must change an
442 option such as the ISA level or instruction reordering but does not want
443 to change the state of the code which invoked the macro.
444
445 Traditional @sc{mips} assemblers do not support these directives.
446
447 @node MIPS ASE instruction generation overrides
448 @section Directives to control generation of MIPS ASE instructions
449
450 @cindex MIPS MIPS-3D instruction generation override
451 @kindex @code{.set mips3d}
452 @kindex @code{.set nomips3d}
453 The directive @code{.set mips3d} makes the assembler accept instructions
454 from the MIPS-3D Application Specific Extension from that point on
455 in the assembly.  The @code{.set nomips3d} directive prevents MIPS-3D
456 instructions from being accepted.
457
458 @cindex MIPS MDMX instruction generation override
459 @kindex @code{.set mdmx}
460 @kindex @code{.set nomdmx}
461 The directive @code{.set mdmx} makes the assembler accept instructions
462 from the MDMX Application Specific Extension from that point on
463 in the assembly.  The @code{.set nomdmx} directive prevents MDMX
464 instructions from being accepted.
465
466 @cindex MIPS DSP instruction generation override
467 @kindex @code{.set dsp}
468 @kindex @code{.set nodsp}
469 The directive @code{.set dsp} makes the assembler accept instructions
470 from the DSP Application Specific Extension from that point on
471 in the assembly.  The @code{.set nodsp} directive prevents DSP
472 instructions from being accepted.
473
474 @cindex MIPS MT instruction generation override
475 @kindex @code{.set mt}
476 @kindex @code{.set nomt}
477 The directive @code{.set mt} makes the assembler accept instructions
478 from the MT Application Specific Extension from that point on
479 in the assembly.  The @code{.set nomt} directive prevents MT
480 instructions from being accepted.
481
482 Traditional @sc{mips} assemblers do not support these directives.