[ gas/ChangeLog ]
[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 The @code{.set gp=32} and @code{.set fp=32} directives allow the size
95 of registers to be changed for parts of an object. The default value is
96 restored by @code{.set gp=default} and @code{.set fp=default}.
97
98 On some MIPS variants there is a 32-bit mode flag; when this flag is
99 set, 64-bit instructions generate a trap.  Also, some 32-bit OSes only
100 save the 32-bit registers on a context switch, so it is essential never
101 to use the 64-bit registers.
102
103 @item -mgp64
104 @itemx -mfp64
105 Assume that 64-bit registers are available.  This is provided in the
106 interests of symmetry with @samp{-mgp32} and @samp{-mfp32}.
107
108 The @code{.set gp=64} and @code{.set fp=64} directives allow the size
109 of registers to be changed for parts of an object. The default value is
110 restored by @code{.set gp=default} and @code{.set fp=default}.
111
112 @item -mips16
113 @itemx -no-mips16
114 Generate code for the MIPS 16 processor.  This is equivalent to putting
115 @code{.set mips16} at the start of the assembly file.  @samp{-no-mips16}
116 turns off this option.
117
118 @item -msmartmips
119 @itemx -mno-smartmips
120 Enables the SmartMIPS extensions to the MIPS32 instruction set, which
121 provides a number of new instructions which target smartcard and
122 cryptographic applications.  This is equivalent to putting
123 @code{.set smartmips} at the start of the assembly file.
124 @samp{-mno-smartmips} turns off this option.
125
126 @item -mips3d
127 @itemx -no-mips3d
128 Generate code for the MIPS-3D Application Specific Extension.
129 This tells the assembler to accept MIPS-3D instructions.
130 @samp{-no-mips3d} turns off this option.
131
132 @item -mdmx
133 @itemx -no-mdmx
134 Generate code for the MDMX Application Specific Extension.
135 This tells the assembler to accept MDMX instructions.
136 @samp{-no-mdmx} turns off this option.
137
138 @item -mdsp
139 @itemx -mno-dsp
140 Generate code for the DSP Release 1 Application Specific Extension.
141 This tells the assembler to accept DSP Release 1 instructions.
142 @samp{-mno-dsp} turns off this option.
143
144 @item -mdspr2
145 @itemx -mno-dspr2
146 Generate code for the DSP Release 2 Application Specific Extension.
147 This option implies -mdsp.
148 This tells the assembler to accept DSP Release 2 instructions.
149 @samp{-mno-dspr2} turns off this option.
150
151 @item -mmt
152 @itemx -mno-mt
153 Generate code for the MT Application Specific Extension.
154 This tells the assembler to accept MT instructions.
155 @samp{-mno-mt} turns off this option.
156
157 @item -mfix7000
158 @itemx -mno-fix7000
159 Cause nops to be inserted if the read of the destination register
160 of an mfhi or mflo instruction occurs in the following two instructions.
161
162 @item -mfix-vr4120
163 @itemx -no-mfix-vr4120
164 Insert nops to work around certain VR4120 errata.  This option is
165 intended to be used on GCC-generated code: it is not designed to catch
166 all problems in hand-written assembler code.
167
168 @item -mfix-vr4130
169 @itemx -no-mfix-vr4130
170 Insert nops to work around the VR4130 @samp{mflo}/@samp{mfhi} errata.
171
172 @item -m4010
173 @itemx -no-m4010
174 Generate code for the LSI @sc{r4010} chip.  This tells the assembler to
175 accept the @sc{r4010} specific instructions (@samp{addciu}, @samp{ffc},
176 etc.), and to not schedule @samp{nop} instructions around accesses to
177 the @samp{HI} and @samp{LO} registers.  @samp{-no-m4010} turns off this
178 option.
179
180 @item -m4650
181 @itemx -no-m4650
182 Generate code for the MIPS @sc{r4650} chip.  This tells the assembler to accept
183 the @samp{mad} and @samp{madu} instruction, and to not schedule @samp{nop}
184 instructions around accesses to the @samp{HI} and @samp{LO} registers.
185 @samp{-no-m4650} turns off this option.
186
187 @itemx -m3900
188 @itemx -no-m3900
189 @itemx -m4100
190 @itemx -no-m4100
191 For each option @samp{-m@var{nnnn}}, generate code for the MIPS
192 @sc{r@var{nnnn}} chip.  This tells the assembler to accept instructions
193 specific to that chip, and to schedule for that chip's hazards.
194
195 @item -march=@var{cpu}
196 Generate code for a particular MIPS cpu.  It is exactly equivalent to
197 @samp{-m@var{cpu}}, except that there are more value of @var{cpu}
198 understood.  Valid @var{cpu} value are:
199
200 @quotation
201 2000,
202 3000,
203 3900,
204 4000,
205 4010,
206 4100,
207 4111,
208 vr4120,
209 vr4130,
210 vr4181,
211 4300,
212 4400,
213 4600,
214 4650,
215 5000,
216 rm5200,
217 rm5230,
218 rm5231,
219 rm5261,
220 rm5721,
221 vr5400,
222 vr5500,
223 6000,
224 rm7000,
225 8000,
226 rm9000,
227 10000,
228 12000,
229 4kc,
230 4km,
231 4kp,
232 4ksc,
233 4kec,
234 4kem,
235 4kep,
236 4ksd,
237 m4k,
238 m4kp,
239 24kc,
240 24kf,
241 24kx,
242 24kec,
243 24kef,
244 24kex,
245 34kc,
246 34kf,
247 34kx,
248 5kc,
249 5kf,
250 20kc,
251 25kf,
252 sb1,
253 sb1a
254 @end quotation
255
256 @item -mtune=@var{cpu}
257 Schedule and tune for a particular MIPS cpu.  Valid @var{cpu} values are
258 identical to @samp{-march=@var{cpu}}.
259
260 @item -mabi=@var{abi}
261 Record which ABI the source code uses.  The recognized arguments
262 are: @samp{32}, @samp{n32}, @samp{o64}, @samp{64} and @samp{eabi}.
263
264 @item -msym32
265 @itemx -mno-sym32
266 @cindex -msym32
267 @cindex -mno-sym32
268 Equivalent to adding @code{.set sym32} or @code{.set nosym32} to
269 the beginning of the assembler input.  @xref{MIPS symbol sizes}.
270
271 @cindex @code{-nocpp} ignored (MIPS)
272 @item -nocpp
273 This option is ignored.  It is accepted for command-line compatibility with
274 other assemblers, which use it to turn off C style preprocessing.  With
275 @sc{gnu} @code{@value{AS}}, there is no need for @samp{-nocpp}, because the
276 @sc{gnu} assembler itself never runs the C preprocessor.
277
278 @item --construct-floats
279 @itemx --no-construct-floats
280 @cindex --construct-floats
281 @cindex --no-construct-floats
282 The @code{--no-construct-floats} option disables the construction of
283 double width floating point constants by loading the two halves of the
284 value into the two single width floating point registers that make up
285 the double width register.  This feature is useful if the processor
286 support the FR bit in its status  register, and this bit is known (by
287 the programmer) to be set.  This bit prevents the aliasing of the double
288 width register by the single width registers.
289
290 By default @code{--construct-floats} is selected, allowing construction
291 of these floating point constants.
292
293 @item --trap
294 @itemx --no-break
295 @c FIXME!  (1) reflect these options (next item too) in option summaries;
296 @c         (2) stop teasing, say _which_ instructions expanded _how_.
297 @code{@value{AS}} automatically macro expands certain division and
298 multiplication instructions to check for overflow and division by zero.  This
299 option causes @code{@value{AS}} to generate code to take a trap exception
300 rather than a break exception when an error is detected.  The trap instructions
301 are only supported at Instruction Set Architecture level 2 and higher.
302
303 @item --break
304 @itemx --no-trap
305 Generate code to take a break exception rather than a trap exception when an
306 error is detected.  This is the default.
307
308 @item -mpdr
309 @itemx -mno-pdr
310 Control generation of @code{.pdr} sections.  Off by default on IRIX, on
311 elsewhere.
312
313 @item -mshared
314 @itemx -mno-shared
315 When generating code using the Unix calling conventions (selected by
316 @samp{-KPIC} or @samp{-mcall_shared}), gas will normally generate code
317 which can go into a shared library.  The @samp{-mno-shared} option
318 tells gas to generate code which uses the calling convention, but can
319 not go into a shared library.  The resulting code is slightly more
320 efficient.  This option only affects the handling of the
321 @samp{.cpload} and @samp{.cpsetup} pseudo-ops.
322 @end table
323
324 @node MIPS Object
325 @section MIPS ECOFF object code
326
327 @cindex ECOFF sections
328 @cindex MIPS ECOFF sections
329 Assembling for a @sc{mips} @sc{ecoff} target supports some additional sections
330 besides the usual @code{.text}, @code{.data} and @code{.bss}.  The
331 additional sections are @code{.rdata}, used for read-only data,
332 @code{.sdata}, used for small data, and @code{.sbss}, used for small
333 common objects.
334
335 @cindex small objects, MIPS ECOFF
336 @cindex @code{gp} register, MIPS
337 When assembling for @sc{ecoff}, the assembler uses the @code{$gp} (@code{$28})
338 register to form the address of a ``small object''.  Any object in the
339 @code{.sdata} or @code{.sbss} sections is considered ``small'' in this sense.
340 For external objects, or for objects in the @code{.bss} section, you can use
341 the @code{@value{GCC}} @samp{-G} option to control the size of objects addressed via
342 @code{$gp}; the default value is 8, meaning that a reference to any object
343 eight bytes or smaller uses @code{$gp}.  Passing @samp{-G 0} to
344 @code{@value{AS}} prevents it from using the @code{$gp} register on the basis
345 of object size (but the assembler uses @code{$gp} for objects in @code{.sdata}
346 or @code{sbss} in any case).  The size of an object in the @code{.bss} section
347 is set by the @code{.comm} or @code{.lcomm} directive that defines it.  The
348 size of an external object may be set with the @code{.extern} directive.  For
349 example, @samp{.extern sym,4} declares that the object at @code{sym} is 4 bytes
350 in length, whie leaving @code{sym} otherwise undefined.
351
352 Using small @sc{ecoff} objects requires linker support, and assumes that the
353 @code{$gp} register is correctly initialized (normally done automatically by
354 the startup code).  @sc{mips} @sc{ecoff} assembly code must not modify the
355 @code{$gp} register.
356
357 @node MIPS Stabs
358 @section Directives for debugging information
359
360 @cindex MIPS debugging directives
361 @sc{mips} @sc{ecoff} @code{@value{AS}} supports several directives used for
362 generating debugging information which are not support by traditional @sc{mips}
363 assemblers.  These are @code{.def}, @code{.endef}, @code{.dim}, @code{.file},
364 @code{.scl}, @code{.size}, @code{.tag}, @code{.type}, @code{.val},
365 @code{.stabd}, @code{.stabn}, and @code{.stabs}.  The debugging information
366 generated by the three @code{.stab} directives can only be read by @sc{gdb},
367 not by traditional @sc{mips} debuggers (this enhancement is required to fully
368 support C++ debugging).  These directives are primarily used by compilers, not
369 assembly language programmers!
370
371 @node MIPS symbol sizes
372 @section Directives to override the size of symbols
373
374 @cindex @code{.set sym32}
375 @cindex @code{.set nosym32}
376 The n64 ABI allows symbols to have any 64-bit value.  Although this
377 provides a great deal of flexibility, it means that some macros have
378 much longer expansions than their 32-bit counterparts.  For example,
379 the non-PIC expansion of @samp{dla $4,sym} is usually:
380
381 @smallexample
382 lui     $4,%highest(sym)
383 lui     $1,%hi(sym)
384 daddiu  $4,$4,%higher(sym)
385 daddiu  $1,$1,%lo(sym)
386 dsll32  $4,$4,0
387 daddu   $4,$4,$1
388 @end smallexample
389
390 whereas the 32-bit expansion is simply:
391
392 @smallexample
393 lui     $4,%hi(sym)
394 daddiu  $4,$4,%lo(sym)
395 @end smallexample
396
397 n64 code is sometimes constructed in such a way that all symbolic
398 constants are known to have 32-bit values, and in such cases, it's
399 preferable to use the 32-bit expansion instead of the 64-bit
400 expansion.
401
402 You can use the @code{.set sym32} directive to tell the assembler
403 that, from this point on, all expressions of the form
404 @samp{@var{symbol}} or @samp{@var{symbol} + @var{offset}}
405 have 32-bit values.  For example:
406
407 @smallexample
408 .set sym32
409 dla     $4,sym
410 lw      $4,sym+16
411 sw      $4,sym+0x8000($4)
412 @end smallexample
413
414 will cause the assembler to treat @samp{sym}, @code{sym+16} and
415 @code{sym+0x8000} as 32-bit values.  The handling of non-symbolic
416 addresses is not affected.
417
418 The directive @code{.set nosym32} ends a @code{.set sym32} block and
419 reverts to the normal behavior.  It is also possible to change the
420 symbol size using the command-line options @option{-msym32} and
421 @option{-mno-sym32}.
422
423 These options and directives are always accepted, but at present,
424 they have no effect for anything other than n64.
425
426 @node MIPS ISA
427 @section Directives to override the ISA level
428
429 @cindex MIPS ISA override
430 @kindex @code{.set mips@var{n}}
431 @sc{gnu} @code{@value{AS}} supports an additional directive to change
432 the @sc{mips} Instruction Set Architecture level on the fly: @code{.set
433 mips@var{n}}.  @var{n} should be a number from 0 to 5, or 32, 32r2, 64
434 or 64r2.
435 The values other than 0 make the assembler accept instructions
436 for the corresponding @sc{isa} level, from that point on in the
437 assembly.  @code{.set mips@var{n}} affects not only which instructions
438 are permitted, but also how certain macros are expanded.  @code{.set
439 mips0} restores the @sc{isa} level to its original level: either the
440 level you selected with command line options, or the default for your
441 configuration.  You can use this feature to permit specific @sc{mips3}
442 instructions while assembling in 32 bit mode.  Use this directive with
443 care!
444
445 @cindex MIPS CPU override
446 @kindex @code{.set arch=@var{cpu}}
447 The @code{.set arch=@var{cpu}} directive provides even finer control.
448 It changes the effective CPU target and allows the assembler to use
449 instructions specific to a particular CPU.  All CPUs supported by the
450 @samp{-march} command line option are also selectable by this directive.
451 The original value is restored by @code{.set arch=default}.
452
453 The directive @code{.set mips16} puts the assembler into MIPS 16 mode,
454 in which it will assemble instructions for the MIPS 16 processor.  Use
455 @code{.set nomips16} to return to normal 32 bit mode.
456
457 Traditional @sc{mips} assemblers do not support this directive.
458
459 @node MIPS autoextend
460 @section Directives for extending MIPS 16 bit instructions
461
462 @kindex @code{.set autoextend}
463 @kindex @code{.set noautoextend}
464 By default, MIPS 16 instructions are automatically extended to 32 bits
465 when necessary.  The directive @code{.set noautoextend} will turn this
466 off.  When @code{.set noautoextend} is in effect, any 32 bit instruction
467 must be explicitly extended with the @code{.e} modifier (e.g.,
468 @code{li.e $4,1000}).  The directive @code{.set autoextend} may be used
469 to once again automatically extend instructions when necessary.
470
471 This directive is only meaningful when in MIPS 16 mode.  Traditional
472 @sc{mips} assemblers do not support this directive.
473
474 @node MIPS insn
475 @section Directive to mark data as an instruction
476
477 @kindex @code{.insn}
478 The @code{.insn} directive tells @code{@value{AS}} that the following
479 data is actually instructions.  This makes a difference in MIPS 16 mode:
480 when loading the address of a label which precedes instructions,
481 @code{@value{AS}} automatically adds 1 to the value, so that jumping to
482 the loaded address will do the right thing.
483
484 @node MIPS option stack
485 @section Directives to save and restore options
486
487 @cindex MIPS option stack
488 @kindex @code{.set push}
489 @kindex @code{.set pop}
490 The directives @code{.set push} and @code{.set pop} may be used to save
491 and restore the current settings for all the options which are
492 controlled by @code{.set}.  The @code{.set push} directive saves the
493 current settings on a stack.  The @code{.set pop} directive pops the
494 stack and restores the settings.
495
496 These directives can be useful inside an macro which must change an
497 option such as the ISA level or instruction reordering but does not want
498 to change the state of the code which invoked the macro.
499
500 Traditional @sc{mips} assemblers do not support these directives.
501
502 @node MIPS ASE instruction generation overrides
503 @section Directives to control generation of MIPS ASE instructions
504
505 @cindex MIPS MIPS-3D instruction generation override
506 @kindex @code{.set mips3d}
507 @kindex @code{.set nomips3d}
508 The directive @code{.set mips3d} makes the assembler accept instructions
509 from the MIPS-3D Application Specific Extension from that point on
510 in the assembly.  The @code{.set nomips3d} directive prevents MIPS-3D
511 instructions from being accepted.
512
513 @cindex SmartMIPS instruction generation override
514 @kindex @code{.set smartmips}
515 @kindex @code{.set nosmartmips}
516 The directive @code{.set smartmips} makes the assembler accept
517 instructions from the SmartMIPS Application Specific Extension to the
518 MIPS32 @sc{isa} from that point on in the assembly.  The
519 @code{.set nosmartmips} directive prevents SmartMIPS instructions from
520 being accepted.
521
522 @cindex MIPS MDMX instruction generation override
523 @kindex @code{.set mdmx}
524 @kindex @code{.set nomdmx}
525 The directive @code{.set mdmx} makes the assembler accept instructions
526 from the MDMX Application Specific Extension from that point on
527 in the assembly.  The @code{.set nomdmx} directive prevents MDMX
528 instructions from being accepted.
529
530 @cindex MIPS DSP Release 1 instruction generation override
531 @kindex @code{.set dsp}
532 @kindex @code{.set nodsp}
533 The directive @code{.set dsp} makes the assembler accept instructions
534 from the DSP Release 1 Application Specific Extension from that point
535 on in the assembly.  The @code{.set nodsp} directive prevents DSP
536 Release 1 instructions from being accepted.
537
538 @cindex MIPS DSP Release 2 instruction generation override
539 @kindex @code{.set dspr2}
540 @kindex @code{.set nodspr2}
541 The directive @code{.set dspr2} makes the assembler accept instructions
542 from the DSP Release 2 Application Specific Extension from that point
543 on in the assembly.  This dirctive implies @code{.set dsp}.  The
544 @code{.set nodspr2} directive prevents DSP Release 2 instructions from
545 being accepted.
546
547 @cindex MIPS MT instruction generation override
548 @kindex @code{.set mt}
549 @kindex @code{.set nomt}
550 The directive @code{.set mt} makes the assembler accept instructions
551 from the MT Application Specific Extension from that point on
552 in the assembly.  The @code{.set nomt} directive prevents MT
553 instructions from being accepted.
554
555 Traditional @sc{mips} assemblers do not support these directives.