* config/tc-mips.c (mips_set_options): Add sym32 field.
[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 -mfix7000
122 @itemx -mno-fix7000
123 Cause nops to be inserted if the read of the destination register
124 of an mfhi or mflo instruction occurs in the following two instructions.
125
126 @item -mfix-vr4120
127 @itemx -no-mfix-vr4120
128 Insert nops to work around certain VR4120 errata.  This option is
129 intended to be used on GCC-generated code: it is not designed to catch
130 all problems in hand-written assembler code.
131
132 @item -m4010
133 @itemx -no-m4010
134 Generate code for the LSI @sc{r4010} chip.  This tells the assembler to
135 accept the @sc{r4010} specific instructions (@samp{addciu}, @samp{ffc},
136 etc.), and to not schedule @samp{nop} instructions around accesses to
137 the @samp{HI} and @samp{LO} registers.  @samp{-no-m4010} turns off this
138 option.
139
140 @item -m4650
141 @itemx -no-m4650
142 Generate code for the MIPS @sc{r4650} chip.  This tells the assembler to accept
143 the @samp{mad} and @samp{madu} instruction, and to not schedule @samp{nop}
144 instructions around accesses to the @samp{HI} and @samp{LO} registers.
145 @samp{-no-m4650} turns off this option.
146
147 @itemx -m3900
148 @itemx -no-m3900
149 @itemx -m4100
150 @itemx -no-m4100
151 For each option @samp{-m@var{nnnn}}, generate code for the MIPS
152 @sc{r@var{nnnn}} chip.  This tells the assembler to accept instructions
153 specific to that chip, and to schedule for that chip's hazards.
154
155 @item -march=@var{cpu}
156 Generate code for a particular MIPS cpu.  It is exactly equivalent to
157 @samp{-m@var{cpu}}, except that there are more value of @var{cpu}
158 understood.  Valid @var{cpu} value are:
159
160 @quotation
161 2000,
162 3000,
163 3900,
164 4000,
165 4010,
166 4100,
167 4111,
168 vr4120,
169 vr4130,
170 vr4181,
171 4300,
172 4400,
173 4600,
174 4650,
175 5000,
176 rm5200,
177 rm5230,
178 rm5231,
179 rm5261,
180 rm5721,
181 vr5400,
182 vr5500,
183 6000,
184 rm7000,
185 8000,
186 rm9000,
187 10000,
188 12000,
189 mips32-4k,
190 sb1
191 @end quotation
192
193 @item -mtune=@var{cpu}
194 Schedule and tune for a particular MIPS cpu.  Valid @var{cpu} values are
195 identical to @samp{-march=@var{cpu}}.
196
197 @item -mabi=@var{abi}
198 Record which ABI the source code uses.  The recognized arguments
199 are: @samp{32}, @samp{n32}, @samp{o64}, @samp{64} and @samp{eabi}.
200
201 @item -msym32
202 @itemx -mno-sym32
203 @cindex -msym32
204 @cindex -mno-sym32
205 Equivalent to adding @code{.set sym32} or @code{.set nosym32} to
206 the beginning of the assembler input.  @xref{MIPS symbol sizes}.
207
208 @cindex @code{-nocpp} ignored (MIPS)
209 @item -nocpp
210 This option is ignored.  It is accepted for command-line compatibility with
211 other assemblers, which use it to turn off C style preprocessing.  With
212 @sc{gnu} @code{@value{AS}}, there is no need for @samp{-nocpp}, because the
213 @sc{gnu} assembler itself never runs the C preprocessor.
214
215 @item --construct-floats
216 @itemx --no-construct-floats
217 @cindex --construct-floats
218 @cindex --no-construct-floats
219 The @code{--no-construct-floats} option disables the construction of
220 double width floating point constants by loading the two halves of the
221 value into the two single width floating point registers that make up
222 the double width register.  This feature is useful if the processor
223 support the FR bit in its status  register, and this bit is known (by
224 the programmer) to be set.  This bit prevents the aliasing of the double
225 width register by the single width registers.
226
227 By default @code{--construct-floats} is selected, allowing construction
228 of these floating point constants.
229
230 @item --trap
231 @itemx --no-break
232 @c FIXME!  (1) reflect these options (next item too) in option summaries;
233 @c         (2) stop teasing, say _which_ instructions expanded _how_.
234 @code{@value{AS}} automatically macro expands certain division and
235 multiplication instructions to check for overflow and division by zero.  This
236 option causes @code{@value{AS}} to generate code to take a trap exception
237 rather than a break exception when an error is detected.  The trap instructions
238 are only supported at Instruction Set Architecture level 2 and higher.
239
240 @item --break
241 @itemx --no-trap
242 Generate code to take a break exception rather than a trap exception when an
243 error is detected.  This is the default.
244
245 @item -mpdr
246 @itemx -mno-pdr
247 Control generation of @code{.pdr} sections.  Off by default on IRIX, on
248 elsewhere.
249
250 @item -mshared
251 @itemx -mno-shared
252 When generating code using the Unix calling conventions (selected by
253 @samp{-KPIC} or @samp{-mcall_shared}), gas will normally generate code
254 which can go into a shared library.  The @samp{-mno-shared} option
255 tells gas to generate code which uses the calling convention, but can
256 not go into a shared library.  The resulting code is slightly more
257 efficient.  This option only affects the handling of the
258 @samp{.cpload} and @samp{.cpsetup} pseudo-ops.
259 @end table
260
261 @node MIPS Object
262 @section MIPS ECOFF object code
263
264 @cindex ECOFF sections
265 @cindex MIPS ECOFF sections
266 Assembling for a @sc{mips} @sc{ecoff} target supports some additional sections
267 besides the usual @code{.text}, @code{.data} and @code{.bss}.  The
268 additional sections are @code{.rdata}, used for read-only data,
269 @code{.sdata}, used for small data, and @code{.sbss}, used for small
270 common objects.
271
272 @cindex small objects, MIPS ECOFF
273 @cindex @code{gp} register, MIPS
274 When assembling for @sc{ecoff}, the assembler uses the @code{$gp} (@code{$28})
275 register to form the address of a ``small object''.  Any object in the
276 @code{.sdata} or @code{.sbss} sections is considered ``small'' in this sense.
277 For external objects, or for objects in the @code{.bss} section, you can use
278 the @code{@value{GCC}} @samp{-G} option to control the size of objects addressed via
279 @code{$gp}; the default value is 8, meaning that a reference to any object
280 eight bytes or smaller uses @code{$gp}.  Passing @samp{-G 0} to
281 @code{@value{AS}} prevents it from using the @code{$gp} register on the basis
282 of object size (but the assembler uses @code{$gp} for objects in @code{.sdata}
283 or @code{sbss} in any case).  The size of an object in the @code{.bss} section
284 is set by the @code{.comm} or @code{.lcomm} directive that defines it.  The
285 size of an external object may be set with the @code{.extern} directive.  For
286 example, @samp{.extern sym,4} declares that the object at @code{sym} is 4 bytes
287 in length, whie leaving @code{sym} otherwise undefined.
288
289 Using small @sc{ecoff} objects requires linker support, and assumes that the
290 @code{$gp} register is correctly initialized (normally done automatically by
291 the startup code).  @sc{mips} @sc{ecoff} assembly code must not modify the
292 @code{$gp} register.
293
294 @node MIPS Stabs
295 @section Directives for debugging information
296
297 @cindex MIPS debugging directives
298 @sc{mips} @sc{ecoff} @code{@value{AS}} supports several directives used for
299 generating debugging information which are not support by traditional @sc{mips}
300 assemblers.  These are @code{.def}, @code{.endef}, @code{.dim}, @code{.file},
301 @code{.scl}, @code{.size}, @code{.tag}, @code{.type}, @code{.val},
302 @code{.stabd}, @code{.stabn}, and @code{.stabs}.  The debugging information
303 generated by the three @code{.stab} directives can only be read by @sc{gdb},
304 not by traditional @sc{mips} debuggers (this enhancement is required to fully
305 support C++ debugging).  These directives are primarily used by compilers, not
306 assembly language programmers!
307
308 @node MIPS symbol sizes
309 @section Directives to override the size of symbols
310
311 @cindex @code{.set sym32}
312 @cindex @code{.set nosym32}
313 The n64 ABI allows symbols to have any 64-bit value.  Although this
314 provides a great deal of flexibility, it means that some macros have
315 much longer expansions than their 32-bit counterparts.  For example,
316 the non-PIC expansion of @samp{dla $4,sym} is usually:
317
318 @smallexample
319 lui     $4,%highest(sym)
320 lui     $1,%hi(sym)
321 daddiu  $4,$4,%higher(sym)
322 daddiu  $1,$1,%lo(sym)
323 dsll32  $4,$4,0
324 daddu   $4,$4,$1
325 @end smallexample
326
327 whereas the 32-bit expansion is simply:
328
329 @smallexample
330 lui     $4,%hi(sym)
331 daddiu  $4,$4,%lo(sym)
332 @end smallexample
333
334 n64 code is sometimes constructed in such a way that all symbolic
335 constants are known to have 32-bit values, and in such cases, it's
336 preferable to use the 32-bit expansion instead of the 64-bit
337 expansion.
338
339 You can use the @code{.set sym32} directive to tell the assembler
340 that, from this point on, all expressions of the form
341 @samp{@var{symbol}} or @samp{@var{symbol} + @var{offset}}
342 have 32-bit values.  For example:
343
344 @smallexample
345 .set sym32
346 dla     $4,sym
347 lw      $4,sym+16
348 sw      $4,sym+0x8000($4)
349 @end smallexample
350
351 will cause the assembler to treat @samp{sym}, @code{sym+16} and
352 @code{sym+0x8000} as 32-bit values.  The handling of non-symbolic
353 addresses is not affected.
354
355 The directive @code{.set nosym32} ends a @code{.set sym32} block and
356 reverts to the normal behavior.  It is also possible to change the
357 symbol size using the command-line options @option{-msym32} and
358 @option{-mno-sym32}.
359
360 These options and directives are always accepted, but at present,
361 they have no effect for anything other than n64.
362
363 @node MIPS ISA
364 @section Directives to override the ISA level
365
366 @cindex MIPS ISA override
367 @kindex @code{.set mips@var{n}}
368 @sc{gnu} @code{@value{AS}} supports an additional directive to change
369 the @sc{mips} Instruction Set Architecture level on the fly: @code{.set
370 mips@var{n}}.  @var{n} should be a number from 0 to 5, or 32, 32r2, 64
371 or 64r2.
372 The values other than 0 make the assembler accept instructions
373 for the corresponding @sc{isa} level, from that point on in the
374 assembly.  @code{.set mips@var{n}} affects not only which instructions
375 are permitted, but also how certain macros are expanded.  @code{.set
376 mips0} restores the @sc{isa} level to its original level: either the
377 level you selected with command line options, or the default for your
378 configuration.  You can use this feature to permit specific @sc{r4000}
379 instructions while assembling in 32 bit mode.  Use this directive with
380 care!
381
382 The directive @samp{.set mips16} puts the assembler into MIPS 16 mode,
383 in which it will assemble instructions for the MIPS 16 processor.  Use
384 @samp{.set nomips16} to return to normal 32 bit mode.
385
386 Traditional @sc{mips} assemblers do not support this directive.
387
388 @node MIPS autoextend
389 @section Directives for extending MIPS 16 bit instructions
390
391 @kindex @code{.set autoextend}
392 @kindex @code{.set noautoextend}
393 By default, MIPS 16 instructions are automatically extended to 32 bits
394 when necessary.  The directive @samp{.set noautoextend} will turn this
395 off.  When @samp{.set noautoextend} is in effect, any 32 bit instruction
396 must be explicitly extended with the @samp{.e} modifier (e.g.,
397 @samp{li.e $4,1000}).  The directive @samp{.set autoextend} may be used
398 to once again automatically extend instructions when necessary.
399
400 This directive is only meaningful when in MIPS 16 mode.  Traditional
401 @sc{mips} assemblers do not support this directive.
402
403 @node MIPS insn
404 @section Directive to mark data as an instruction
405
406 @kindex @code{.insn}
407 The @code{.insn} directive tells @code{@value{AS}} that the following
408 data is actually instructions.  This makes a difference in MIPS 16 mode:
409 when loading the address of a label which precedes instructions,
410 @code{@value{AS}} automatically adds 1 to the value, so that jumping to
411 the loaded address will do the right thing.
412
413 @node MIPS option stack
414 @section Directives to save and restore options
415
416 @cindex MIPS option stack
417 @kindex @code{.set push}
418 @kindex @code{.set pop}
419 The directives @code{.set push} and @code{.set pop} may be used to save
420 and restore the current settings for all the options which are
421 controlled by @code{.set}.  The @code{.set push} directive saves the
422 current settings on a stack.  The @code{.set pop} directive pops the
423 stack and restores the settings.
424
425 These directives can be useful inside an macro which must change an
426 option such as the ISA level or instruction reordering but does not want
427 to change the state of the code which invoked the macro.
428
429 Traditional @sc{mips} assemblers do not support these directives.
430
431 @node MIPS ASE instruction generation overrides
432 @section Directives to control generation of MIPS ASE instructions
433
434 @cindex MIPS MIPS-3D instruction generation override
435 @kindex @code{.set mips3d}
436 @kindex @code{.set nomips3d}
437 The directive @code{.set mips3d} makes the assembler accept instructions
438 from the MIPS-3D Application Specific Extension from that point on
439 in the assembly.  The @code{.set nomips3d} directive prevents MIPS-3D
440 instructions from being accepted.
441
442 @cindex MIPS MDMX instruction generation override
443 @kindex @code{.set mdmx}
444 @kindex @code{.set nomdmx}
445 The directive @code{.set mdmx} makes the assembler accept instructions
446 from the MDMX Application Specific Extension from that point on
447 in the assembly.  The @code{.set nomdmx} directive prevents MDMX
448 instructions from being accepted.
449
450 Traditional @sc{mips} assemblers do not support these directives.