Add MIPS .module directive
[external/binutils.git] / gas / doc / c-mips.texi
1 @c Copyright (C) 1991-2014 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GAS manual.
3 @c For copying conditions, see the file as.texinfo.
4 @ifset GENERIC
5 @page
6 @node MIPS-Dependent
7 @chapter MIPS Dependent Features
8 @end ifset
9 @ifclear GENERIC
10 @node Machine Dependencies
11 @chapter MIPS Dependent Features
12 @end ifclear
13
14 @cindex MIPS processor
15 @sc{gnu} @code{@value{AS}} for MIPS architectures supports several
16 different MIPS processors, and MIPS ISA levels I through V, MIPS32,
17 and MIPS64.  For information about the MIPS instruction set, see
18 @cite{MIPS RISC Architecture}, by Kane and Heindrich (Prentice-Hall).
19 For an overview of MIPS assembly conventions, see ``Appendix D:
20 Assembly Language Programming'' in the same work.
21
22 @menu
23 * MIPS Options::        Assembler options
24 * MIPS Macros::         High-level assembly macros
25 * MIPS Symbol Sizes::   Directives to override the size of symbols
26 * MIPS Small Data::     Controlling the use of small data accesses
27 * MIPS ISA::            Directives to override the ISA level
28 * MIPS assembly options:: Directives to control code generation
29 * MIPS autoextend::     Directives for extending MIPS 16 bit instructions
30 * MIPS insn::           Directive to mark data as an instruction
31 * MIPS NaN Encodings::  Directives to record which NaN encoding is being used
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 * MIPS Floating-Point:: Directives to override floating-point options
36 * MIPS Syntax::         MIPS specific syntactical considerations
37 @end menu
38
39 @node MIPS Options
40 @section Assembler options
41
42 The MIPS configurations of @sc{gnu} @code{@value{AS}} support these
43 special options:
44
45 @table @code
46 @cindex @code{-G} option (MIPS)
47 @item -G @var{num}
48 Set the ``small data'' limit to @var{n} bytes.  The default limit is 8 bytes.
49 @xref{MIPS Small Data,, Controlling the use of small data accesses}.
50
51 @cindex @code{-EB} option (MIPS)
52 @cindex @code{-EL} option (MIPS)
53 @cindex MIPS big-endian output
54 @cindex MIPS little-endian output
55 @cindex big-endian output, MIPS
56 @cindex little-endian output, MIPS
57 @item -EB
58 @itemx -EL
59 Any MIPS configuration of @code{@value{AS}} can select big-endian or
60 little-endian output at run time (unlike the other @sc{gnu} development
61 tools, which must be configured for one or the other).  Use @samp{-EB}
62 to select big-endian output, and @samp{-EL} for little-endian.
63
64 @item -KPIC
65 @cindex PIC selection, MIPS
66 @cindex @option{-KPIC} option, MIPS
67 Generate SVR4-style PIC.  This option tells the assembler to generate
68 SVR4-style position-independent macro expansions.  It also tells the
69 assembler to mark the output file as PIC.
70
71 @item -mvxworks-pic
72 @cindex @option{-mvxworks-pic} option, MIPS
73 Generate VxWorks PIC.  This option tells the assembler to generate
74 VxWorks-style position-independent macro expansions.
75
76 @cindex MIPS architecture options
77 @item -mips1
78 @itemx -mips2
79 @itemx -mips3
80 @itemx -mips4
81 @itemx -mips5
82 @itemx -mips32
83 @itemx -mips32r2
84 @itemx -mips32r3
85 @itemx -mips32r5
86 @itemx -mips64
87 @itemx -mips64r2
88 @itemx -mips64r3
89 @itemx -mips64r5
90 Generate code for a particular MIPS Instruction Set Architecture level.
91 @samp{-mips1} corresponds to the R2000 and R3000 processors,
92 @samp{-mips2} to the R6000 processor, @samp{-mips3} to the
93 R4000 processor, and @samp{-mips4} to the R8000 and R10000 processors.
94 @samp{-mips5}, @samp{-mips32}, @samp{-mips32r2}, @samp{-mips32r3}, 
95 @samp{-mips32r5}, @samp{-mips64}, @samp{-mips64r2}, @samp{-mips64r3}, and
96 @samp{-mips64r5} correspond to generic MIPS V, MIPS32, MIPS32 Release 2,
97 MIPS32 Release 3, MIPS32 Release 5, MIPS64, and MIPS64 Release 2,
98 MIPS64 Release 3, and MIPS64 Release 5 ISA processors, respectively.  You 
99 can also switch instruction sets during the assembly; see @ref{MIPS ISA,
100 Directives to override the ISA level}.
101
102 @item -mgp32
103 @itemx -mfp32
104 Some macros have different expansions for 32-bit and 64-bit registers.
105 The register sizes are normally inferred from the ISA and ABI, but these
106 flags force a certain group of registers to be treated as 32 bits wide at
107 all times.  @samp{-mgp32} controls the size of general-purpose registers
108 and @samp{-mfp32} controls the size of floating-point registers.
109
110 The @code{.set gp=32} and @code{.set fp=32} directives allow the size
111 of registers to be changed for parts of an object. The default value is
112 restored by @code{.set gp=default} and @code{.set fp=default}.
113
114 On some MIPS variants there is a 32-bit mode flag; when this flag is
115 set, 64-bit instructions generate a trap.  Also, some 32-bit OSes only
116 save the 32-bit registers on a context switch, so it is essential never
117 to use the 64-bit registers.
118
119 @item -mgp64
120 @itemx -mfp64
121 Assume that 64-bit registers are available.  This is provided in the
122 interests of symmetry with @samp{-mgp32} and @samp{-mfp32}.
123
124 The @code{.set gp=64} and @code{.set fp=64} directives allow the size
125 of registers to be changed for parts of an object. The default value is
126 restored by @code{.set gp=default} and @code{.set fp=default}.
127
128 @item -mips16
129 @itemx -no-mips16
130 Generate code for the MIPS 16 processor.  This is equivalent to putting
131 @code{.set mips16} at the start of the assembly file.  @samp{-no-mips16}
132 turns off this option.
133
134 @item -mmicromips
135 @itemx -mno-micromips
136 Generate code for the microMIPS processor.  This is equivalent to putting
137 @code{.set micromips} at the start of the assembly file.  @samp{-mno-micromips}
138 turns off this option.  This is equivalent to putting @code{.set nomicromips}
139 at the start of the assembly file.
140
141 @item -msmartmips
142 @itemx -mno-smartmips
143 Enables the SmartMIPS extensions to the MIPS32 instruction set, which
144 provides a number of new instructions which target smartcard and
145 cryptographic applications.  This is equivalent to putting
146 @code{.set smartmips} at the start of the assembly file.
147 @samp{-mno-smartmips} turns off this option.
148
149 @item -mips3d
150 @itemx -no-mips3d
151 Generate code for the MIPS-3D Application Specific Extension.
152 This tells the assembler to accept MIPS-3D instructions.
153 @samp{-no-mips3d} turns off this option.
154
155 @item -mdmx
156 @itemx -no-mdmx
157 Generate code for the MDMX Application Specific Extension.
158 This tells the assembler to accept MDMX instructions.
159 @samp{-no-mdmx} turns off this option.
160
161 @item -mdsp
162 @itemx -mno-dsp
163 Generate code for the DSP Release 1 Application Specific Extension.
164 This tells the assembler to accept DSP Release 1 instructions.
165 @samp{-mno-dsp} turns off this option.
166
167 @item -mdspr2
168 @itemx -mno-dspr2
169 Generate code for the DSP Release 2 Application Specific Extension.
170 This option implies -mdsp.
171 This tells the assembler to accept DSP Release 2 instructions.
172 @samp{-mno-dspr2} turns off this option.
173
174 @item -mmt
175 @itemx -mno-mt
176 Generate code for the MT Application Specific Extension.
177 This tells the assembler to accept MT instructions.
178 @samp{-mno-mt} turns off this option.
179
180 @item -mmcu
181 @itemx -mno-mcu
182 Generate code for the MCU Application Specific Extension.
183 This tells the assembler to accept MCU instructions.
184 @samp{-mno-mcu} turns off this option.
185
186 @item -mmsa
187 @itemx -mno-msa
188 Generate code for the MIPS SIMD Architecture Extension.
189 This tells the assembler to accept MSA instructions.
190 @samp{-mno-msa} turns off this option.
191
192 @item -mxpa
193 @itemx -mno-xpa
194 Generate code for the MIPS eXtended Physical Address (XPA) Extension.
195 This tells the assembler to accept XPA instructions.
196 @samp{-mno-xpa} turns off this option.
197
198 @item -mvirt
199 @itemx -mno-virt
200 Generate code for the Virtualization Application Specific Extension.
201 This tells the assembler to accept Virtualization instructions.
202 @samp{-mno-virt} turns off this option.
203
204 @item -minsn32
205 @itemx -mno-insn32
206 Only use 32-bit instruction encodings when generating code for the
207 microMIPS processor.  This option inhibits the use of any 16-bit
208 instructions.  This is equivalent to putting @code{.set insn32} at
209 the start of the assembly file.  @samp{-mno-insn32} turns off this
210 option.  This is equivalent to putting @code{.set noinsn32} at the
211 start of the assembly file.  By default @samp{-mno-insn32} is
212 selected, allowing all instructions to be used.
213
214 @item -mfix7000
215 @itemx -mno-fix7000
216 Cause nops to be inserted if the read of the destination register
217 of an mfhi or mflo instruction occurs in the following two instructions.
218
219 @item -mfix-rm7000
220 @itemx -mno-fix-rm7000
221 Cause nops to be inserted if a dmult or dmultu instruction is
222 followed by a load instruction.
223
224 @item -mfix-loongson2f-jump
225 @itemx -mno-fix-loongson2f-jump
226 Eliminate instruction fetch from outside 256M region to work around the
227 Loongson2F @samp{jump} instructions.  Without it, under extreme cases,
228 the kernel may crash.  The issue has been solved in latest processor
229 batches, but this fix has no side effect to them.
230
231 @item -mfix-loongson2f-nop
232 @itemx -mno-fix-loongson2f-nop
233 Replace nops by @code{or at,at,zero} to work around the Loongson2F
234 @samp{nop} errata.  Without it, under extreme cases, the CPU might
235 deadlock.  The issue has been solved in later Loongson2F batches, but
236 this fix has no side effect to them.
237
238 @item -mfix-vr4120
239 @itemx -mno-fix-vr4120
240 Insert nops to work around certain VR4120 errata.  This option is
241 intended to be used on GCC-generated code: it is not designed to catch
242 all problems in hand-written assembler code.
243
244 @item -mfix-vr4130
245 @itemx -mno-fix-vr4130
246 Insert nops to work around the VR4130 @samp{mflo}/@samp{mfhi} errata.
247
248 @item -mfix-24k
249 @itemx -mno-fix-24k
250 Insert nops to work around the 24K @samp{eret}/@samp{deret} errata.
251
252 @item -mfix-cn63xxp1
253 @itemx -mno-fix-cn63xxp1
254 Replace @code{pref} hints 0 - 4 and 6 - 24 with hint 28 to work around
255 certain CN63XXP1 errata.
256
257 @item -m4010
258 @itemx -no-m4010
259 Generate code for the LSI R4010 chip.  This tells the assembler to
260 accept the R4010-specific instructions (@samp{addciu}, @samp{ffc},
261 etc.), and to not schedule @samp{nop} instructions around accesses to
262 the @samp{HI} and @samp{LO} registers.  @samp{-no-m4010} turns off this
263 option.
264
265 @item -m4650
266 @itemx -no-m4650
267 Generate code for the MIPS R4650 chip.  This tells the assembler to accept
268 the @samp{mad} and @samp{madu} instruction, and to not schedule @samp{nop}
269 instructions around accesses to the @samp{HI} and @samp{LO} registers.
270 @samp{-no-m4650} turns off this option.
271
272 @item -m3900
273 @itemx -no-m3900
274 @itemx -m4100
275 @itemx -no-m4100
276 For each option @samp{-m@var{nnnn}}, generate code for the MIPS
277 R@var{nnnn} chip.  This tells the assembler to accept instructions
278 specific to that chip, and to schedule for that chip's hazards.
279
280 @item -march=@var{cpu}
281 Generate code for a particular MIPS CPU.  It is exactly equivalent to
282 @samp{-m@var{cpu}}, except that there are more value of @var{cpu}
283 understood.  Valid @var{cpu} value are:
284
285 @quotation
286 2000,
287 3000,
288 3900,
289 4000,
290 4010,
291 4100,
292 4111,
293 vr4120,
294 vr4130,
295 vr4181,
296 4300,
297 4400,
298 4600,
299 4650,
300 5000,
301 rm5200,
302 rm5230,
303 rm5231,
304 rm5261,
305 rm5721,
306 vr5400,
307 vr5500,
308 6000,
309 rm7000,
310 8000,
311 rm9000,
312 10000,
313 12000,
314 14000,
315 16000,
316 4kc,
317 4km,
318 4kp,
319 4ksc,
320 4kec,
321 4kem,
322 4kep,
323 4ksd,
324 m4k,
325 m4kp,
326 m14k,
327 m14kc,
328 m14ke,
329 m14kec,
330 24kc,
331 24kf2_1,
332 24kf,
333 24kf1_1,
334 24kec,
335 24kef2_1,
336 24kef,
337 24kef1_1,
338 34kc,
339 34kf2_1,
340 34kf,
341 34kf1_1,
342 34kn,
343 74kc,
344 74kf2_1,
345 74kf,
346 74kf1_1,
347 74kf3_2,
348 1004kc,
349 1004kf2_1,
350 1004kf,
351 1004kf1_1,
352 p5600,
353 5kc,
354 5kf,
355 20kc,
356 25kf,
357 sb1,
358 sb1a,
359 loongson2e,
360 loongson2f,
361 loongson3a,
362 octeon,
363 octeon+,
364 octeon2,
365 xlr,
366 xlp
367 @end quotation
368
369 For compatibility reasons, @samp{@var{n}x} and @samp{@var{b}fx} are
370 accepted as synonyms for @samp{@var{n}f1_1}.  These values are
371 deprecated.
372
373 @item -mtune=@var{cpu}
374 Schedule and tune for a particular MIPS CPU.  Valid @var{cpu} values are
375 identical to @samp{-march=@var{cpu}}.
376
377 @item -mabi=@var{abi}
378 Record which ABI the source code uses.  The recognized arguments
379 are: @samp{32}, @samp{n32}, @samp{o64}, @samp{64} and @samp{eabi}.
380
381 @item -msym32
382 @itemx -mno-sym32
383 @cindex -msym32
384 @cindex -mno-sym32
385 Equivalent to adding @code{.set sym32} or @code{.set nosym32} to
386 the beginning of the assembler input.  @xref{MIPS Symbol Sizes}.
387
388 @cindex @code{-nocpp} ignored (MIPS)
389 @item -nocpp
390 This option is ignored.  It is accepted for command-line compatibility with
391 other assemblers, which use it to turn off C style preprocessing.  With
392 @sc{gnu} @code{@value{AS}}, there is no need for @samp{-nocpp}, because the
393 @sc{gnu} assembler itself never runs the C preprocessor.
394
395 @item -msoft-float
396 @itemx -mhard-float
397 Disable or enable floating-point instructions.  Note that by default
398 floating-point instructions are always allowed even with CPU targets
399 that don't have support for these instructions.
400
401 @item -msingle-float
402 @itemx -mdouble-float
403 Disable or enable double-precision floating-point operations.  Note
404 that by default double-precision floating-point operations are always
405 allowed even with CPU targets that don't have support for these
406 operations.
407
408 @item --construct-floats
409 @itemx --no-construct-floats
410 The @code{--no-construct-floats} option disables the construction of
411 double width floating point constants by loading the two halves of the
412 value into the two single width floating point registers that make up
413 the double width register.  This feature is useful if the processor
414 support the FR bit in its status  register, and this bit is known (by
415 the programmer) to be set.  This bit prevents the aliasing of the double
416 width register by the single width registers.
417
418 By default @code{--construct-floats} is selected, allowing construction
419 of these floating point constants.
420
421 @item --relax-branch
422 @itemx --no-relax-branch
423 The @samp{--relax-branch} option enables the relaxation of out-of-range
424 branches.  Any branches whose target cannot be reached directly are
425 converted to a small instruction sequence including an inverse-condition
426 branch to the physically next instruction, and a jump to the original
427 target is inserted between the two instructions.  In PIC code the jump
428 will involve further instructions for address calculation.
429
430 The @code{BC1ANY2F}, @code{BC1ANY2T}, @code{BC1ANY4F}, @code{BC1ANY4T},
431 @code{BPOSGE32} and @code{BPOSGE64} instructions are excluded from
432 relaxation, because they have no complementing counterparts.  They could
433 be relaxed with the use of a longer sequence involving another branch,
434 however this has not been implemented and if their target turns out of
435 reach, they produce an error even if branch relaxation is enabled.
436
437 Also no MIPS16 branches are ever relaxed.
438
439 By default @samp{--no-relax-branch} is selected, causing any out-of-range
440 branches to produce an error.
441
442 @cindex @option{-mnan=} command line option, MIPS
443 @item -mnan=@var{encoding}
444 This option indicates whether the source code uses the IEEE 2008
445 NaN encoding (@option{-mnan=2008}) or the original MIPS encoding
446 (@option{-mnan=legacy}).  It is equivalent to adding a @code{.nan}
447 directive to the beginning of the source file.  @xref{MIPS NaN Encodings}.
448
449 @option{-mnan=legacy} is the default if no @option{-mnan} option or
450 @code{.nan} directive is used.
451
452 @item --trap
453 @itemx --no-break
454 @c FIXME!  (1) reflect these options (next item too) in option summaries;
455 @c         (2) stop teasing, say _which_ instructions expanded _how_.
456 @code{@value{AS}} automatically macro expands certain division and
457 multiplication instructions to check for overflow and division by zero.  This
458 option causes @code{@value{AS}} to generate code to take a trap exception
459 rather than a break exception when an error is detected.  The trap instructions
460 are only supported at Instruction Set Architecture level 2 and higher.
461
462 @item --break
463 @itemx --no-trap
464 Generate code to take a break exception rather than a trap exception when an
465 error is detected.  This is the default.
466
467 @item -mpdr
468 @itemx -mno-pdr
469 Control generation of @code{.pdr} sections.  Off by default on IRIX, on
470 elsewhere.
471
472 @item -mshared
473 @itemx -mno-shared
474 When generating code using the Unix calling conventions (selected by
475 @samp{-KPIC} or @samp{-mcall_shared}), gas will normally generate code
476 which can go into a shared library.  The @samp{-mno-shared} option
477 tells gas to generate code which uses the calling convention, but can
478 not go into a shared library.  The resulting code is slightly more
479 efficient.  This option only affects the handling of the
480 @samp{.cpload} and @samp{.cpsetup} pseudo-ops.
481 @end table
482
483 @node MIPS Macros
484 @section High-level assembly macros
485
486 MIPS assemblers have traditionally provided a wider range of
487 instructions than the MIPS architecture itself.  These extra
488 instructions are usually referred to as ``macro'' instructions
489 @footnote{The term ``macro'' is somewhat overloaded here, since
490 these macros have no relation to those defined by @code{.macro},
491 @pxref{Macro,, @code{.macro}}.}.
492
493 Some MIPS macro instructions extend an underlying architectural instruction
494 while others are entirely new.  An example of the former type is @code{and},
495 which allows the third operand to be either a register or an arbitrary
496 immediate value.  Examples of the latter type include @code{bgt}, which
497 branches to the third operand when the first operand is greater than
498 the second operand, and @code{ulh}, which implements an unaligned
499 2-byte load.
500
501 One of the most common extensions provided by macros is to expand
502 memory offsets to the full address range (32 or 64 bits) and to allow
503 symbolic offsets such as @samp{my_data + 4} to be used in place of
504 integer constants.  For example, the architectural instruction
505 @code{lbu} allows only a signed 16-bit offset, whereas the macro
506 @code{lbu} allows code such as @samp{lbu $4,array+32769($5)}.
507 The implementation of these symbolic offsets depends on several factors,
508 such as whether the assembler is generating SVR4-style PIC (selected by
509 @option{-KPIC}, @pxref{MIPS Options,, Assembler options}), the size of symbols
510 (@pxref{MIPS Symbol Sizes,, Directives to override the size of symbols}),
511 and the small data limit (@pxref{MIPS Small Data,, Controlling the use
512 of small data accesses}).
513
514 @kindex @code{.set macro}
515 @kindex @code{.set nomacro}
516 Sometimes it is undesirable to have one assembly instruction expand
517 to several machine instructions.  The directive @code{.set nomacro}
518 tells the assembler to warn when this happens.  @code{.set macro}
519 restores the default behavior.
520
521 @cindex @code{at} register, MIPS
522 @kindex @code{.set at=@var{reg}}
523 Some macro instructions need a temporary register to store intermediate
524 results.  This register is usually @code{$1}, also known as @code{$at},
525 but it can be changed to any core register @var{reg} using
526 @code{.set at=@var{reg}}.  Note that @code{$at} always refers
527 to @code{$1} regardless of which register is being used as the
528 temporary register.
529
530 @kindex @code{.set at}
531 @kindex @code{.set noat}
532 Implicit uses of the temporary register in macros could interfere with
533 explicit uses in the assembly code.  The assembler therefore warns
534 whenever it sees an explicit use of the temporary register.  The directive
535 @code{.set noat} silences this warning while @code{.set at} restores
536 the default behavior.  It is safe to use @code{.set noat} while
537 @code{.set nomacro} is in effect since single-instruction macros
538 never need a temporary register.
539
540 Note that while the @sc{gnu} assembler provides these macros for compatibility,
541 it does not make any attempt to optimize them with the surrounding code.
542
543 @node MIPS Symbol Sizes
544 @section Directives to override the size of symbols
545
546 @kindex @code{.set sym32}
547 @kindex @code{.set nosym32}
548 The n64 ABI allows symbols to have any 64-bit value.  Although this
549 provides a great deal of flexibility, it means that some macros have
550 much longer expansions than their 32-bit counterparts.  For example,
551 the non-PIC expansion of @samp{dla $4,sym} is usually:
552
553 @smallexample
554 lui     $4,%highest(sym)
555 lui     $1,%hi(sym)
556 daddiu  $4,$4,%higher(sym)
557 daddiu  $1,$1,%lo(sym)
558 dsll32  $4,$4,0
559 daddu   $4,$4,$1
560 @end smallexample
561
562 whereas the 32-bit expansion is simply:
563
564 @smallexample
565 lui     $4,%hi(sym)
566 daddiu  $4,$4,%lo(sym)
567 @end smallexample
568
569 n64 code is sometimes constructed in such a way that all symbolic
570 constants are known to have 32-bit values, and in such cases, it's
571 preferable to use the 32-bit expansion instead of the 64-bit
572 expansion.
573
574 You can use the @code{.set sym32} directive to tell the assembler
575 that, from this point on, all expressions of the form
576 @samp{@var{symbol}} or @samp{@var{symbol} + @var{offset}}
577 have 32-bit values.  For example:
578
579 @smallexample
580 .set sym32
581 dla     $4,sym
582 lw      $4,sym+16
583 sw      $4,sym+0x8000($4)
584 @end smallexample
585
586 will cause the assembler to treat @samp{sym}, @code{sym+16} and
587 @code{sym+0x8000} as 32-bit values.  The handling of non-symbolic
588 addresses is not affected.
589
590 The directive @code{.set nosym32} ends a @code{.set sym32} block and
591 reverts to the normal behavior.  It is also possible to change the
592 symbol size using the command-line options @option{-msym32} and
593 @option{-mno-sym32}.
594
595 These options and directives are always accepted, but at present,
596 they have no effect for anything other than n64.
597
598 @node MIPS Small Data
599 @section Controlling the use of small data accesses
600
601 @c This section deliberately glosses over the possibility of using -G
602 @c in SVR4-style PIC, as could be done on IRIX.  We don't support that.
603 @cindex small data, MIPS
604 @cindex @code{gp} register, MIPS
605 It often takes several instructions to load the address of a symbol.
606 For example, when @samp{addr} is a 32-bit symbol, the non-PIC expansion
607 of @samp{dla $4,addr} is usually:
608
609 @smallexample
610 lui     $4,%hi(addr)
611 daddiu  $4,$4,%lo(addr)
612 @end smallexample
613
614 The sequence is much longer when @samp{addr} is a 64-bit symbol.
615 @xref{MIPS Symbol Sizes,, Directives to override the size of symbols}.
616
617 In order to cut down on this overhead, most embedded MIPS systems
618 set aside a 64-kilobyte ``small data'' area and guarantee that all
619 data of size @var{n} and smaller will be placed in that area.
620 The limit @var{n} is passed to both the assembler and the linker
621 using the command-line option @option{-G @var{n}}, @pxref{MIPS Options,,
622 Assembler options}.  Note that the same value of @var{n} must be used
623 when linking and when assembling all input files to the link; any
624 inconsistency could cause a relocation overflow error.
625
626 The size of an object in the @code{.bss} section is set by the
627 @code{.comm} or @code{.lcomm} directive that defines it.  The size of
628 an external object may be set with the @code{.extern} directive.  For
629 example, @samp{.extern sym,4} declares that the object at @code{sym}
630 is 4 bytes in length, while leaving @code{sym} otherwise undefined.
631
632 When no @option{-G} option is given, the default limit is 8 bytes.
633 The option @option{-G 0} prevents any data from being automatically
634 classified as small.
635
636 It is also possible to mark specific objects as small by putting them
637 in the special sections @code{.sdata} and @code{.sbss}, which are
638 ``small'' counterparts of @code{.data} and @code{.bss} respectively.
639 The toolchain will treat such data as small regardless of the
640 @option{-G} setting.
641
642 On startup, systems that support a small data area are expected to
643 initialize register @code{$28}, also known as @code{$gp}, in such a
644 way that small data can be accessed using a 16-bit offset from that
645 register.  For example, when @samp{addr} is small data,
646 the @samp{dla $4,addr} instruction above is equivalent to:
647
648 @smallexample
649 daddiu  $4,$28,%gp_rel(addr)
650 @end smallexample
651
652 Small data is not supported for SVR4-style PIC.
653
654 @node MIPS ISA
655 @section Directives to override the ISA level
656
657 @cindex MIPS ISA override
658 @kindex @code{.set mips@var{n}}
659 @sc{gnu} @code{@value{AS}} supports an additional directive to change
660 the MIPS Instruction Set Architecture level on the fly: @code{.set
661 mips@var{n}}.  @var{n} should be a number from 0 to 5, or 32, 32r2, 32r3,
662 32r5, 64, 64r2, 64r3 or 64r5.
663 The values other than 0 make the assembler accept instructions
664 for the corresponding ISA level, from that point on in the
665 assembly.  @code{.set mips@var{n}} affects not only which instructions
666 are permitted, but also how certain macros are expanded.  @code{.set
667 mips0} restores the ISA level to its original level: either the
668 level you selected with command line options, or the default for your
669 configuration.  You can use this feature to permit specific MIPS III
670 instructions while assembling in 32 bit mode.  Use this directive with
671 care!
672
673 @cindex MIPS CPU override
674 @kindex @code{.set arch=@var{cpu}}
675 The @code{.set arch=@var{cpu}} directive provides even finer control.
676 It changes the effective CPU target and allows the assembler to use
677 instructions specific to a particular CPU.  All CPUs supported by the
678 @samp{-march} command line option are also selectable by this directive.
679 The original value is restored by @code{.set arch=default}.
680
681 The directive @code{.set mips16} puts the assembler into MIPS 16 mode,
682 in which it will assemble instructions for the MIPS 16 processor.  Use
683 @code{.set nomips16} to return to normal 32 bit mode.
684
685 Traditional MIPS assemblers do not support this directive.
686
687 The directive @code{.set micromips} puts the assembler into microMIPS mode,
688 in which it will assemble instructions for the microMIPS processor.  Use
689 @code{.set nomicromips} to return to normal 32 bit mode.
690
691 Traditional MIPS assemblers do not support this directive.
692
693 @node MIPS assembly options
694 @section Directives to control code generation
695
696 @cindex MIPS directives to override command line options
697 @kindex @code{.module}
698 The @code{.module} directive allows command line options to be set directly
699 from assembly.  The format of the directive matches the @code{.set}
700 directive but only those options which are relevant to a whole module are
701 supported.  The effect of a @code{.module} directive is the same as the
702 corresponding command line option.  Where @code{.set} directives support
703 returning to a default then the @code{.module} directives do not as they
704 define the defaults.
705
706 These module-level directives must appear first in assembly.
707
708 Traditional MIPS assemblers do not support this directive.
709
710 @cindex MIPS 32-bit microMIPS instruction generation override
711 @kindex @code{.set insn32}
712 @kindex @code{.set noinsn32}
713 The directive @code{.set insn32} makes the assembler only use 32-bit
714 instruction encodings when generating code for the microMIPS processor.
715 This directive inhibits the use of any 16-bit instructions from that
716 point on in the assembly.  The @code{.set noinsn32} directive allows
717 16-bit instructions to be accepted.
718
719 Traditional MIPS assemblers do not support this directive.
720
721 @node MIPS autoextend
722 @section Directives for extending MIPS 16 bit instructions
723
724 @kindex @code{.set autoextend}
725 @kindex @code{.set noautoextend}
726 By default, MIPS 16 instructions are automatically extended to 32 bits
727 when necessary.  The directive @code{.set noautoextend} will turn this
728 off.  When @code{.set noautoextend} is in effect, any 32 bit instruction
729 must be explicitly extended with the @code{.e} modifier (e.g.,
730 @code{li.e $4,1000}).  The directive @code{.set autoextend} may be used
731 to once again automatically extend instructions when necessary.
732
733 This directive is only meaningful when in MIPS 16 mode.  Traditional
734 MIPS assemblers do not support this directive.
735
736 @node MIPS insn
737 @section Directive to mark data as an instruction
738
739 @kindex @code{.insn}
740 The @code{.insn} directive tells @code{@value{AS}} that the following
741 data is actually instructions.  This makes a difference in MIPS 16 and
742 microMIPS modes: when loading the address of a label which precedes
743 instructions, @code{@value{AS}} automatically adds 1 to the value, so
744 that jumping to the loaded address will do the right thing.
745
746 @kindex @code{.global}
747 The @code{.global} and @code{.globl} directives supported by
748 @code{@value{AS}} will by default mark the symbol as pointing to a
749 region of data not code.  This means that, for example, any
750 instructions following such a symbol will not be disassembled by
751 @code{objdump} as it will regard them as data.  To change this
752 behaviour an optional section name can be placed after the symbol name
753 in the @code{.global} directive.  If this section exists and is known
754 to be a code section, then the symbol will be marked as poiting at
755 code not data.  Ie the syntax for the directive is:
756
757   @code{.global @var{symbol}[ @var{section}][, @var{symbol}[ @var{section}]] ...},
758
759 Here is a short example:
760
761 @example
762         .global foo .text, bar, baz .data
763 foo:
764         nop
765 bar:
766         .word 0x0
767 baz:
768         .word 0x1
769
770 @end example
771
772 @node MIPS NaN Encodings
773 @section Directives to record which NaN encoding is being used
774
775 @cindex MIPS IEEE 754 NaN data encoding selection
776 @cindex @code{.nan} directive, MIPS
777 The IEEE 754 floating-point standard defines two types of not-a-number
778 (NaN) data: ``signalling'' NaNs and ``quiet'' NaNs.  The original version
779 of the standard did not specify how these two types should be
780 distinguished.  Most implementations followed the i387 model, in which
781 the first bit of the significand is set for quiet NaNs and clear for
782 signalling NaNs.  However, the original MIPS implementation assigned the
783 opposite meaning to the bit, so that it was set for signalling NaNs and
784 clear for quiet NaNs.
785
786 The 2008 revision of the standard formally suggested the i387 choice
787 and as from Sep 2012 the current release of the MIPS architecture
788 therefore optionally supports that form.  Code that uses one NaN encoding
789 would usually be incompatible with code that uses the other NaN encoding,
790 so MIPS ELF objects have a flag (@code{EF_MIPS_NAN2008}) to record which
791 encoding is being used.
792
793 Assembly files can use the @code{.nan} directive to select between the
794 two encodings.  @samp{.nan 2008} says that the assembly file uses the
795 IEEE 754-2008 encoding while @samp{.nan legacy} says that the file uses
796 the original MIPS encoding.  If several @code{.nan} directives are given,
797 the final setting is the one that is used.
798
799 The command-line options @option{-mnan=legacy} and @option{-mnan=2008}
800 can be used instead of @samp{.nan legacy} and @samp{.nan 2008}
801 respectively.  However, any @code{.nan} directive overrides the
802 command-line setting.
803
804 @samp{.nan legacy} is the default if no @code{.nan} directive or
805 @option{-mnan} option is given.
806
807 Note that @sc{gnu} @code{@value{AS}} does not produce NaNs itself and
808 therefore these directives do not affect code generation.  They simply
809 control the setting of the @code{EF_MIPS_NAN2008} flag.
810
811 Traditional MIPS assemblers do not support these directives.
812
813 @node MIPS Option Stack
814 @section Directives to save and restore options
815
816 @cindex MIPS option stack
817 @kindex @code{.set push}
818 @kindex @code{.set pop}
819 The directives @code{.set push} and @code{.set pop} may be used to save
820 and restore the current settings for all the options which are
821 controlled by @code{.set}.  The @code{.set push} directive saves the
822 current settings on a stack.  The @code{.set pop} directive pops the
823 stack and restores the settings.
824
825 These directives can be useful inside an macro which must change an
826 option such as the ISA level or instruction reordering but does not want
827 to change the state of the code which invoked the macro.
828
829 Traditional MIPS assemblers do not support these directives.
830
831 @node MIPS ASE Instruction Generation Overrides
832 @section Directives to control generation of MIPS ASE instructions
833
834 @cindex MIPS MIPS-3D instruction generation override
835 @kindex @code{.set mips3d}
836 @kindex @code{.set nomips3d}
837 The directive @code{.set mips3d} makes the assembler accept instructions
838 from the MIPS-3D Application Specific Extension from that point on
839 in the assembly.  The @code{.set nomips3d} directive prevents MIPS-3D
840 instructions from being accepted.
841
842 @cindex SmartMIPS instruction generation override
843 @kindex @code{.set smartmips}
844 @kindex @code{.set nosmartmips}
845 The directive @code{.set smartmips} makes the assembler accept
846 instructions from the SmartMIPS Application Specific Extension to the
847 MIPS32 ISA from that point on in the assembly.  The
848 @code{.set nosmartmips} directive prevents SmartMIPS instructions from
849 being accepted.
850
851 @cindex MIPS MDMX instruction generation override
852 @kindex @code{.set mdmx}
853 @kindex @code{.set nomdmx}
854 The directive @code{.set mdmx} makes the assembler accept instructions
855 from the MDMX Application Specific Extension from that point on
856 in the assembly.  The @code{.set nomdmx} directive prevents MDMX
857 instructions from being accepted.
858
859 @cindex MIPS DSP Release 1 instruction generation override
860 @kindex @code{.set dsp}
861 @kindex @code{.set nodsp}
862 The directive @code{.set dsp} makes the assembler accept instructions
863 from the DSP Release 1 Application Specific Extension from that point
864 on in the assembly.  The @code{.set nodsp} directive prevents DSP
865 Release 1 instructions from being accepted.
866
867 @cindex MIPS DSP Release 2 instruction generation override
868 @kindex @code{.set dspr2}
869 @kindex @code{.set nodspr2}
870 The directive @code{.set dspr2} makes the assembler accept instructions
871 from the DSP Release 2 Application Specific Extension from that point
872 on in the assembly.  This dirctive implies @code{.set dsp}.  The
873 @code{.set nodspr2} directive prevents DSP Release 2 instructions from
874 being accepted.
875
876 @cindex MIPS MT instruction generation override
877 @kindex @code{.set mt}
878 @kindex @code{.set nomt}
879 The directive @code{.set mt} makes the assembler accept instructions
880 from the MT Application Specific Extension from that point on
881 in the assembly.  The @code{.set nomt} directive prevents MT
882 instructions from being accepted.
883
884 @cindex MIPS MCU instruction generation override
885 @kindex @code{.set mcu}
886 @kindex @code{.set nomcu}
887 The directive @code{.set mcu} makes the assembler accept instructions
888 from the MCU Application Specific Extension from that point on
889 in the assembly.  The @code{.set nomcu} directive prevents MCU
890 instructions from being accepted.
891
892 @cindex MIPS SIMD Architecture instruction generation override
893 @kindex @code{.set msa}
894 @kindex @code{.set nomsa}
895 The directive @code{.set msa} makes the assembler accept instructions
896 from the MIPS SIMD Architecture Extension from that point on
897 in the assembly.  The @code{.set nomsa} directive prevents MSA
898 instructions from being accepted.
899
900 @cindex Virtualization instruction generation override
901 @kindex @code{.set virt}
902 @kindex @code{.set novirt}
903 The directive @code{.set virt} makes the assembler accept instructions
904 from the Virtualization Application Specific Extension from that point
905 on in the assembly.  The @code{.set novirt} directive prevents Virtualization
906 instructions from being accepted.
907
908 @cindex MIPS eXtended Physical Address (XPA) instruction generation override
909 @kindex @code{.set xpa}
910 @kindex @code{.set noxpa}
911 The directive @code{.set xpa} makes the assembler accept instructions
912 from the XPA Extension from that point on in the assembly.  The 
913 @code{.set noxpa} directive prevents XPA instructions from being accepted.
914
915 Traditional MIPS assemblers do not support these directives.
916
917 @node MIPS Floating-Point
918 @section Directives to override floating-point options
919
920 @cindex Disable floating-point instructions
921 @kindex @code{.set softfloat}
922 @kindex @code{.set hardfloat}
923 The directives @code{.set softfloat} and @code{.set hardfloat} provide
924 finer control of disabling and enabling float-point instructions.
925 These directives always override the default (that hard-float
926 instructions are accepted) or the command-line options
927 (@samp{-msoft-float} and @samp{-mhard-float}).
928
929 @cindex Disable single-precision floating-point operations
930 @kindex @code{.set singlefloat}
931 @kindex @code{.set doublefloat}
932 The directives @code{.set singlefloat} and @code{.set doublefloat}
933 provide finer control of disabling and enabling double-precision
934 float-point operations.  These directives always override the default
935 (that double-precision operations are accepted) or the command-line
936 options (@samp{-msingle-float} and @samp{-mdouble-float}).
937
938 Traditional MIPS assemblers do not support these directives.
939
940 @node MIPS Syntax
941 @section Syntactical considerations for the MIPS assembler
942 @menu
943 * MIPS-Chars::                Special Characters
944 @end menu
945
946 @node MIPS-Chars
947 @subsection Special Characters
948
949 @cindex line comment character, MIPS
950 @cindex MIPS line comment character
951 The presence of a @samp{#} on a line indicates the start of a comment
952 that extends to the end of the current line.
953
954 If a @samp{#} appears as the first character of a line, the whole line
955 is treated as a comment, but in this case the line can also be a
956 logical line number directive (@pxref{Comments}) or a
957 preprocessor control command (@pxref{Preprocessing}).
958
959 @cindex line separator, MIPS
960 @cindex statement separator, MIPS
961 @cindex MIPS line separator
962 The @samp{;} character can be used to separate statements on the same
963 line.