include/elf/
[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, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2013
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 MIPS architectures supports several
18 different MIPS processors, and MIPS ISA levels I through V, MIPS32,
19 and MIPS64.  For information about the MIPS instruction set, see
20 @cite{MIPS RISC Architecture}, by Kane and Heindrich (Prentice-Hall).
21 For an overview of MIPS assembly conventions, see ``Appendix D:
22 Assembly Language Programming'' in the same work.
23
24 @menu
25 * MIPS Options::        Assembler options
26 * MIPS Macros::         High-level assembly macros
27 * MIPS Symbol Sizes::   Directives to override the size of symbols
28 * MIPS Small Data::     Controlling the use of small data accesses
29 * MIPS ISA::            Directives to override the ISA level
30 * MIPS assembly options:: Directives to control code generation
31 * MIPS autoextend::     Directives for extending MIPS 16 bit instructions
32 * MIPS insn::           Directive to mark data as an instruction
33 * MIPS NaN Encodings::  Directives to record which NaN encoding is being used
34 * MIPS Option Stack::   Directives to save and restore options
35 * MIPS ASE Instruction Generation Overrides:: Directives to control
36                         generation of MIPS ASE instructions
37 * MIPS Floating-Point:: Directives to override floating-point options
38 * MIPS Syntax::         MIPS specific syntactical considerations
39 @end menu
40
41 @node MIPS Options
42 @section Assembler options
43
44 The MIPS configurations of @sc{gnu} @code{@value{AS}} support these
45 special options:
46
47 @table @code
48 @cindex @code{-G} option (MIPS)
49 @item -G @var{num}
50 Set the ``small data'' limit to @var{n} bytes.  The default limit is 8 bytes.
51 @xref{MIPS Small Data,, Controlling the use of small data accesses}.
52
53 @cindex @code{-EB} option (MIPS)
54 @cindex @code{-EL} option (MIPS)
55 @cindex MIPS big-endian output
56 @cindex MIPS little-endian output
57 @cindex big-endian output, MIPS
58 @cindex little-endian output, MIPS
59 @item -EB
60 @itemx -EL
61 Any MIPS configuration of @code{@value{AS}} can select big-endian or
62 little-endian output at run time (unlike the other @sc{gnu} development
63 tools, which must be configured for one or the other).  Use @samp{-EB}
64 to select big-endian output, and @samp{-EL} for little-endian.
65
66 @item -KPIC
67 @cindex PIC selection, MIPS
68 @cindex @option{-KPIC} option, MIPS
69 Generate SVR4-style PIC.  This option tells the assembler to generate
70 SVR4-style position-independent macro expansions.  It also tells the
71 assembler to mark the output file as PIC.
72
73 @item -mvxworks-pic
74 @cindex @option{-mvxworks-pic} option, MIPS
75 Generate VxWorks PIC.  This option tells the assembler to generate
76 VxWorks-style position-independent macro expansions.
77
78 @cindex MIPS architecture options
79 @item -mips1
80 @itemx -mips2
81 @itemx -mips3
82 @itemx -mips4
83 @itemx -mips5
84 @itemx -mips32
85 @itemx -mips32r2
86 @itemx -mips64
87 @itemx -mips64r2
88 Generate code for a particular MIPS Instruction Set Architecture level.
89 @samp{-mips1} corresponds to the R2000 and R3000 processors,
90 @samp{-mips2} to the R6000 processor, @samp{-mips3} to the
91 R4000 processor, and @samp{-mips4} to the R8000 and R10000 processors.
92 @samp{-mips5}, @samp{-mips32}, @samp{-mips32r2}, @samp{-mips64}, and
93 @samp{-mips64r2} correspond to generic MIPS V, MIPS32, MIPS32 Release 2,
94 MIPS64, and MIPS64 Release 2 ISA processors, respectively.  You can also
95 switch instruction sets during the assembly; see @ref{MIPS ISA,
96 Directives to override the ISA level}.
97
98 @item -mgp32
99 @itemx -mfp32
100 Some macros have different expansions for 32-bit and 64-bit registers.
101 The register sizes are normally inferred from the ISA and ABI, but these
102 flags force a certain group of registers to be treated as 32 bits wide at
103 all times.  @samp{-mgp32} controls the size of general-purpose registers
104 and @samp{-mfp32} controls the size of floating-point registers.
105
106 The @code{.set gp=32} and @code{.set fp=32} directives allow the size
107 of registers to be changed for parts of an object. The default value is
108 restored by @code{.set gp=default} and @code{.set fp=default}.
109
110 On some MIPS variants there is a 32-bit mode flag; when this flag is
111 set, 64-bit instructions generate a trap.  Also, some 32-bit OSes only
112 save the 32-bit registers on a context switch, so it is essential never
113 to use the 64-bit registers.
114
115 @item -mgp64
116 @itemx -mfp64
117 Assume that 64-bit registers are available.  This is provided in the
118 interests of symmetry with @samp{-mgp32} and @samp{-mfp32}.
119
120 The @code{.set gp=64} and @code{.set fp=64} directives allow the size
121 of registers to be changed for parts of an object. The default value is
122 restored by @code{.set gp=default} and @code{.set fp=default}.
123
124 @item -mips16
125 @itemx -no-mips16
126 Generate code for the MIPS 16 processor.  This is equivalent to putting
127 @code{.set mips16} at the start of the assembly file.  @samp{-no-mips16}
128 turns off this option.
129
130 @item -mmicromips
131 @itemx -mno-micromips
132 Generate code for the microMIPS processor.  This is equivalent to putting
133 @code{.set micromips} at the start of the assembly file.  @samp{-mno-micromips}
134 turns off this option.  This is equivalent to putting @code{.set nomicromips}
135 at the start of the assembly file.
136
137 @item -msmartmips
138 @itemx -mno-smartmips
139 Enables the SmartMIPS extensions to the MIPS32 instruction set, which
140 provides a number of new instructions which target smartcard and
141 cryptographic applications.  This is equivalent to putting
142 @code{.set smartmips} at the start of the assembly file.
143 @samp{-mno-smartmips} turns off this option.
144
145 @item -mips3d
146 @itemx -no-mips3d
147 Generate code for the MIPS-3D Application Specific Extension.
148 This tells the assembler to accept MIPS-3D instructions.
149 @samp{-no-mips3d} turns off this option.
150
151 @item -mdmx
152 @itemx -no-mdmx
153 Generate code for the MDMX Application Specific Extension.
154 This tells the assembler to accept MDMX instructions.
155 @samp{-no-mdmx} turns off this option.
156
157 @item -mdsp
158 @itemx -mno-dsp
159 Generate code for the DSP Release 1 Application Specific Extension.
160 This tells the assembler to accept DSP Release 1 instructions.
161 @samp{-mno-dsp} turns off this option.
162
163 @item -mdspr2
164 @itemx -mno-dspr2
165 Generate code for the DSP Release 2 Application Specific Extension.
166 This option implies -mdsp.
167 This tells the assembler to accept DSP Release 2 instructions.
168 @samp{-mno-dspr2} turns off this option.
169
170 @item -mmt
171 @itemx -mno-mt
172 Generate code for the MT Application Specific Extension.
173 This tells the assembler to accept MT instructions.
174 @samp{-mno-mt} turns off this option.
175
176 @item -mmcu
177 @itemx -mno-mcu
178 Generate code for the MCU Application Specific Extension.
179 This tells the assembler to accept MCU instructions.
180 @samp{-mno-mcu} turns off this option.
181
182 @item -mvirt
183 @itemx -mno-virt
184 Generate code for the Virtualization Application Specific Extension.
185 This tells the assembler to accept Virtualization instructions.
186 @samp{-mno-virt} turns off this option.
187
188 @item -minsn32
189 @itemx -mno-insn32
190 Only use 32-bit instruction encodings when generating code for the
191 microMIPS processor.  This option inhibits the use of any 16-bit
192 instructions.  This is equivalent to putting @code{.set insn32} at
193 the start of the assembly file.  @samp{-mno-insn32} turns off this
194 option.  This is equivalent to putting @code{.set noinsn32} at the
195 start of the assembly file.  By default @samp{-mno-insn32} is
196 selected, allowing all instructions to be used.
197
198 @item -mfix7000
199 @itemx -mno-fix7000
200 Cause nops to be inserted if the read of the destination register
201 of an mfhi or mflo instruction occurs in the following two instructions.
202
203 @item -mfix-loongson2f-jump
204 @itemx -mno-fix-loongson2f-jump
205 Eliminate instruction fetch from outside 256M region to work around the
206 Loongson2F @samp{jump} instructions.  Without it, under extreme cases,
207 the kernel may crash.  The issue has been solved in latest processor
208 batches, but this fix has no side effect to them.
209
210 @item -mfix-loongson2f-nop
211 @itemx -mno-fix-loongson2f-nop
212 Replace nops by @code{or at,at,zero} to work around the Loongson2F
213 @samp{nop} errata.  Without it, under extreme cases, the CPU might
214 deadlock.  The issue has been solved in later Loongson2F batches, but
215 this fix has no side effect to them.
216
217 @item -mfix-vr4120
218 @itemx -mno-fix-vr4120
219 Insert nops to work around certain VR4120 errata.  This option is
220 intended to be used on GCC-generated code: it is not designed to catch
221 all problems in hand-written assembler code.
222
223 @item -mfix-vr4130
224 @itemx -mno-fix-vr4130
225 Insert nops to work around the VR4130 @samp{mflo}/@samp{mfhi} errata.
226
227 @item -mfix-24k
228 @itemx -mno-fix-24k
229 Insert nops to work around the 24K @samp{eret}/@samp{deret} errata.
230
231 @item -mfix-cn63xxp1
232 @itemx -mno-fix-cn63xxp1
233 Replace @code{pref} hints 0 - 4 and 6 - 24 with hint 28 to work around
234 certain CN63XXP1 errata.
235
236 @item -m4010
237 @itemx -no-m4010
238 Generate code for the LSI R4010 chip.  This tells the assembler to
239 accept the R4010-specific instructions (@samp{addciu}, @samp{ffc},
240 etc.), and to not schedule @samp{nop} instructions around accesses to
241 the @samp{HI} and @samp{LO} registers.  @samp{-no-m4010} turns off this
242 option.
243
244 @item -m4650
245 @itemx -no-m4650
246 Generate code for the MIPS R4650 chip.  This tells the assembler to accept
247 the @samp{mad} and @samp{madu} instruction, and to not schedule @samp{nop}
248 instructions around accesses to the @samp{HI} and @samp{LO} registers.
249 @samp{-no-m4650} turns off this option.
250
251 @item -m3900
252 @itemx -no-m3900
253 @itemx -m4100
254 @itemx -no-m4100
255 For each option @samp{-m@var{nnnn}}, generate code for the MIPS
256 R@var{nnnn} chip.  This tells the assembler to accept instructions
257 specific to that chip, and to schedule for that chip's hazards.
258
259 @item -march=@var{cpu}
260 Generate code for a particular MIPS CPU.  It is exactly equivalent to
261 @samp{-m@var{cpu}}, except that there are more value of @var{cpu}
262 understood.  Valid @var{cpu} value are:
263
264 @quotation
265 2000,
266 3000,
267 3900,
268 4000,
269 4010,
270 4100,
271 4111,
272 vr4120,
273 vr4130,
274 vr4181,
275 4300,
276 4400,
277 4600,
278 4650,
279 5000,
280 rm5200,
281 rm5230,
282 rm5231,
283 rm5261,
284 rm5721,
285 vr5400,
286 vr5500,
287 6000,
288 rm7000,
289 8000,
290 rm9000,
291 10000,
292 12000,
293 14000,
294 16000,
295 4kc,
296 4km,
297 4kp,
298 4ksc,
299 4kec,
300 4kem,
301 4kep,
302 4ksd,
303 m4k,
304 m4kp,
305 m14k,
306 m14kc,
307 m14ke,
308 m14kec,
309 24kc,
310 24kf2_1,
311 24kf,
312 24kf1_1,
313 24kec,
314 24kef2_1,
315 24kef,
316 24kef1_1,
317 34kc,
318 34kf2_1,
319 34kf,
320 34kf1_1,
321 34kn,
322 74kc,
323 74kf2_1,
324 74kf,
325 74kf1_1,
326 74kf3_2,
327 1004kc,
328 1004kf2_1,
329 1004kf,
330 1004kf1_1,
331 5kc,
332 5kf,
333 20kc,
334 25kf,
335 sb1,
336 sb1a,
337 loongson2e,
338 loongson2f,
339 loongson3a,
340 octeon,
341 octeon+,
342 octeon2,
343 xlr,
344 xlp
345 @end quotation
346
347 For compatibility reasons, @samp{@var{n}x} and @samp{@var{b}fx} are
348 accepted as synonyms for @samp{@var{n}f1_1}.  These values are
349 deprecated.
350
351 @item -mtune=@var{cpu}
352 Schedule and tune for a particular MIPS CPU.  Valid @var{cpu} values are
353 identical to @samp{-march=@var{cpu}}.
354
355 @item -mabi=@var{abi}
356 Record which ABI the source code uses.  The recognized arguments
357 are: @samp{32}, @samp{n32}, @samp{o64}, @samp{64} and @samp{eabi}.
358
359 @item -msym32
360 @itemx -mno-sym32
361 @cindex -msym32
362 @cindex -mno-sym32
363 Equivalent to adding @code{.set sym32} or @code{.set nosym32} to
364 the beginning of the assembler input.  @xref{MIPS Symbol Sizes}.
365
366 @cindex @code{-nocpp} ignored (MIPS)
367 @item -nocpp
368 This option is ignored.  It is accepted for command-line compatibility with
369 other assemblers, which use it to turn off C style preprocessing.  With
370 @sc{gnu} @code{@value{AS}}, there is no need for @samp{-nocpp}, because the
371 @sc{gnu} assembler itself never runs the C preprocessor.
372
373 @item -msoft-float
374 @itemx -mhard-float
375 Disable or enable floating-point instructions.  Note that by default
376 floating-point instructions are always allowed even with CPU targets
377 that don't have support for these instructions.
378
379 @item -msingle-float
380 @itemx -mdouble-float
381 Disable or enable double-precision floating-point operations.  Note
382 that by default double-precision floating-point operations are always
383 allowed even with CPU targets that don't have support for these
384 operations.
385
386 @item --construct-floats
387 @itemx --no-construct-floats
388 The @code{--no-construct-floats} option disables the construction of
389 double width floating point constants by loading the two halves of the
390 value into the two single width floating point registers that make up
391 the double width register.  This feature is useful if the processor
392 support the FR bit in its status  register, and this bit is known (by
393 the programmer) to be set.  This bit prevents the aliasing of the double
394 width register by the single width registers.
395
396 By default @code{--construct-floats} is selected, allowing construction
397 of these floating point constants.
398
399 @item --relax-branch
400 @itemx --no-relax-branch
401 The @samp{--relax-branch} option enables the relaxation of out-of-range
402 branches.  Any branches whose target cannot be reached directly are
403 converted to a small instruction sequence including an inverse-condition
404 branch to the physically next instruction, and a jump to the original
405 target is inserted between the two instructions.  In PIC code the jump
406 will involve further instructions for address calculation.
407
408 The @code{BC1ANY2F}, @code{BC1ANY2T}, @code{BC1ANY4F}, @code{BC1ANY4T},
409 @code{BPOSGE32} and @code{BPOSGE64} instructions are excluded from
410 relaxation, because they have no complementing counterparts.  They could
411 be relaxed with the use of a longer sequence involving another branch,
412 however this has not been implemented and if their target turns out of
413 reach, they produce an error even if branch relaxation is enabled.
414
415 Also no MIPS16 branches are ever relaxed.
416
417 By default @samp{--no-relax-branch} is selected, causing any out-of-range
418 branches to produce an error.
419
420 @cindex @option{-mnan=} command line option, MIPS
421 @item -mnan=@var{encoding}
422 This option indicates whether the source code uses the IEEE 2008
423 NaN encoding (@option{-mnan=2008}) or the original MIPS encoding
424 (@option{-mnan=legacy}).  It is equivalent to adding a @code{.nan}
425 directive to the beginning of the source file.  @xref{MIPS NaN Encodings}.
426
427 @option{-mnan=legacy} is the default if no @option{-mnan} option or
428 @code{.nan} directive is used.
429
430 @item --trap
431 @itemx --no-break
432 @c FIXME!  (1) reflect these options (next item too) in option summaries;
433 @c         (2) stop teasing, say _which_ instructions expanded _how_.
434 @code{@value{AS}} automatically macro expands certain division and
435 multiplication instructions to check for overflow and division by zero.  This
436 option causes @code{@value{AS}} to generate code to take a trap exception
437 rather than a break exception when an error is detected.  The trap instructions
438 are only supported at Instruction Set Architecture level 2 and higher.
439
440 @item --break
441 @itemx --no-trap
442 Generate code to take a break exception rather than a trap exception when an
443 error is detected.  This is the default.
444
445 @item -mpdr
446 @itemx -mno-pdr
447 Control generation of @code{.pdr} sections.  Off by default on IRIX, on
448 elsewhere.
449
450 @item -mshared
451 @itemx -mno-shared
452 When generating code using the Unix calling conventions (selected by
453 @samp{-KPIC} or @samp{-mcall_shared}), gas will normally generate code
454 which can go into a shared library.  The @samp{-mno-shared} option
455 tells gas to generate code which uses the calling convention, but can
456 not go into a shared library.  The resulting code is slightly more
457 efficient.  This option only affects the handling of the
458 @samp{.cpload} and @samp{.cpsetup} pseudo-ops.
459 @end table
460
461 @node MIPS Macros
462 @section High-level assembly macros
463
464 MIPS assemblers have traditionally provided a wider range of
465 instructions than the MIPS architecture itself.  These extra
466 instructions are usually referred to as ``macro'' instructions
467 @footnote{The term ``macro'' is somewhat overloaded here, since
468 these macros have no relation to those defined by @code{.macro},
469 @pxref{Macro,, @code{.macro}}.}.
470
471 Some MIPS macro instructions extend an underlying architectural instruction
472 while others are entirely new.  An example of the former type is @code{and},
473 which allows the third operand to be either a register or an arbitrary
474 immediate value.  Examples of the latter type include @code{bgt}, which
475 branches to the third operand when the first operand is greater than
476 the second operand, and @code{ulh}, which implements an unaligned
477 2-byte load.
478
479 One of the most common extensions provided by macros is to expand
480 memory offsets to the full address range (32 or 64 bits) and to allow
481 symbolic offsets such as @samp{my_data + 4} to be used in place of
482 integer constants.  For example, the architectural instruction
483 @code{lbu} allows only a signed 16-bit offset, whereas the macro
484 @code{lbu} allows code such as @samp{lbu $4,array+32769($5)}.
485 The implementation of these symbolic offsets depends on several factors,
486 such as whether the assembler is generating SVR4-style PIC (selected by
487 @option{-KPIC}, @pxref{MIPS Options,, Assembler options}), the size of symbols
488 (@pxref{MIPS Symbol Sizes,, Directives to override the size of symbols}),
489 and the small data limit (@pxref{MIPS Small Data,, Controlling the use
490 of small data accesses}).
491
492 @kindex @code{.set macro}
493 @kindex @code{.set nomacro}
494 Sometimes it is undesirable to have one assembly instruction expand
495 to several machine instructions.  The directive @code{.set nomacro}
496 tells the assembler to warn when this happens.  @code{.set macro}
497 restores the default behavior.
498
499 @cindex @code{at} register, MIPS
500 @kindex @code{.set at=@var{reg}}
501 Some macro instructions need a temporary register to store intermediate
502 results.  This register is usually @code{$1}, also known as @code{$at},
503 but it can be changed to any core register @var{reg} using
504 @code{.set at=@var{reg}}.  Note that @code{$at} always refers
505 to @code{$1} regardless of which register is being used as the
506 temporary register.
507
508 @kindex @code{.set at}
509 @kindex @code{.set noat}
510 Implicit uses of the temporary register in macros could interfere with
511 explicit uses in the assembly code.  The assembler therefore warns
512 whenever it sees an explicit use of the temporary register.  The directive
513 @code{.set noat} silences this warning while @code{.set at} restores
514 the default behavior.  It is safe to use @code{.set noat} while
515 @code{.set nomacro} is in effect since single-instruction macros
516 never need a temporary register.
517
518 Note that while the @sc{gnu} assembler provides these macros for compatibility,
519 it does not make any attempt to optimize them with the surrounding code.
520
521 @node MIPS Symbol Sizes
522 @section Directives to override the size of symbols
523
524 @kindex @code{.set sym32}
525 @kindex @code{.set nosym32}
526 The n64 ABI allows symbols to have any 64-bit value.  Although this
527 provides a great deal of flexibility, it means that some macros have
528 much longer expansions than their 32-bit counterparts.  For example,
529 the non-PIC expansion of @samp{dla $4,sym} is usually:
530
531 @smallexample
532 lui     $4,%highest(sym)
533 lui     $1,%hi(sym)
534 daddiu  $4,$4,%higher(sym)
535 daddiu  $1,$1,%lo(sym)
536 dsll32  $4,$4,0
537 daddu   $4,$4,$1
538 @end smallexample
539
540 whereas the 32-bit expansion is simply:
541
542 @smallexample
543 lui     $4,%hi(sym)
544 daddiu  $4,$4,%lo(sym)
545 @end smallexample
546
547 n64 code is sometimes constructed in such a way that all symbolic
548 constants are known to have 32-bit values, and in such cases, it's
549 preferable to use the 32-bit expansion instead of the 64-bit
550 expansion.
551
552 You can use the @code{.set sym32} directive to tell the assembler
553 that, from this point on, all expressions of the form
554 @samp{@var{symbol}} or @samp{@var{symbol} + @var{offset}}
555 have 32-bit values.  For example:
556
557 @smallexample
558 .set sym32
559 dla     $4,sym
560 lw      $4,sym+16
561 sw      $4,sym+0x8000($4)
562 @end smallexample
563
564 will cause the assembler to treat @samp{sym}, @code{sym+16} and
565 @code{sym+0x8000} as 32-bit values.  The handling of non-symbolic
566 addresses is not affected.
567
568 The directive @code{.set nosym32} ends a @code{.set sym32} block and
569 reverts to the normal behavior.  It is also possible to change the
570 symbol size using the command-line options @option{-msym32} and
571 @option{-mno-sym32}.
572
573 These options and directives are always accepted, but at present,
574 they have no effect for anything other than n64.
575
576 @node MIPS Small Data
577 @section Controlling the use of small data accesses
578
579 @c This section deliberately glosses over the possibility of using -G
580 @c in SVR4-style PIC, as could be done on IRIX.  We don't support that.
581 @cindex small data, MIPS
582 @cindex @code{gp} register, MIPS
583 It often takes several instructions to load the address of a symbol.
584 For example, when @samp{addr} is a 32-bit symbol, the non-PIC expansion
585 of @samp{dla $4,addr} is usually:
586
587 @smallexample
588 lui     $4,%hi(addr)
589 daddiu  $4,$4,%lo(addr)
590 @end smallexample
591
592 The sequence is much longer when @samp{addr} is a 64-bit symbol.
593 @xref{MIPS Symbol Sizes,, Directives to override the size of symbols}.
594
595 In order to cut down on this overhead, most embedded MIPS systems
596 set aside a 64-kilobyte ``small data'' area and guarantee that all
597 data of size @var{n} and smaller will be placed in that area.
598 The limit @var{n} is passed to both the assembler and the linker
599 using the command-line option @option{-G @var{n}}, @pxref{MIPS Options,,
600 Assembler options}.  Note that the same value of @var{n} must be used
601 when linking and when assembling all input files to the link; any
602 inconsistency could cause a relocation overflow error.
603
604 The size of an object in the @code{.bss} section is set by the
605 @code{.comm} or @code{.lcomm} directive that defines it.  The size of
606 an external object may be set with the @code{.extern} directive.  For
607 example, @samp{.extern sym,4} declares that the object at @code{sym}
608 is 4 bytes in length, while leaving @code{sym} otherwise undefined.
609
610 When no @option{-G} option is given, the default limit is 8 bytes.
611 The option @option{-G 0} prevents any data from being automatically
612 classified as small.
613
614 It is also possible to mark specific objects as small by putting them
615 in the special sections @code{.sdata} and @code{.sbss}, which are
616 ``small'' counterparts of @code{.data} and @code{.bss} respectively.
617 The toolchain will treat such data as small regardless of the
618 @option{-G} setting.
619
620 On startup, systems that support a small data area are expected to
621 initialize register @code{$28}, also known as @code{$gp}, in such a
622 way that small data can be accessed using a 16-bit offset from that
623 register.  For example, when @samp{addr} is small data,
624 the @samp{dla $4,addr} instruction above is equivalent to:
625
626 @smallexample
627 daddiu  $4,$28,%gp_rel(addr)
628 @end smallexample
629
630 Small data is not supported for SVR4-style PIC.
631
632 @node MIPS ISA
633 @section Directives to override the ISA level
634
635 @cindex MIPS ISA override
636 @kindex @code{.set mips@var{n}}
637 @sc{gnu} @code{@value{AS}} supports an additional directive to change
638 the MIPS Instruction Set Architecture level on the fly: @code{.set
639 mips@var{n}}.  @var{n} should be a number from 0 to 5, or 32, 32r2, 64
640 or 64r2.
641 The values other than 0 make the assembler accept instructions
642 for the corresponding ISA level, from that point on in the
643 assembly.  @code{.set mips@var{n}} affects not only which instructions
644 are permitted, but also how certain macros are expanded.  @code{.set
645 mips0} restores the ISA level to its original level: either the
646 level you selected with command line options, or the default for your
647 configuration.  You can use this feature to permit specific MIPS III
648 instructions while assembling in 32 bit mode.  Use this directive with
649 care!
650
651 @cindex MIPS CPU override
652 @kindex @code{.set arch=@var{cpu}}
653 The @code{.set arch=@var{cpu}} directive provides even finer control.
654 It changes the effective CPU target and allows the assembler to use
655 instructions specific to a particular CPU.  All CPUs supported by the
656 @samp{-march} command line option are also selectable by this directive.
657 The original value is restored by @code{.set arch=default}.
658
659 The directive @code{.set mips16} puts the assembler into MIPS 16 mode,
660 in which it will assemble instructions for the MIPS 16 processor.  Use
661 @code{.set nomips16} to return to normal 32 bit mode.
662
663 Traditional MIPS assemblers do not support this directive.
664
665 The directive @code{.set micromips} puts the assembler into microMIPS mode,
666 in which it will assemble instructions for the microMIPS processor.  Use
667 @code{.set nomicromips} to return to normal 32 bit mode.
668
669 Traditional MIPS assemblers do not support this directive.
670
671 @node MIPS assembly options
672 @section Directives to control code generation
673
674 @cindex MIPS 32-bit microMIPS instruction generation override
675 @kindex @code{.set insn32}
676 @kindex @code{.set noinsn32}
677 The directive @code{.set insn32} makes the assembler only use 32-bit
678 instruction encodings when generating code for the microMIPS processor.
679 This directive inhibits the use of any 16-bit instructions from that
680 point on in the assembly.  The @code{.set noinsn32} directive allows
681 16-bit instructions to be accepted.
682
683 Traditional MIPS assemblers do not support this directive.
684
685 @node MIPS autoextend
686 @section Directives for extending MIPS 16 bit instructions
687
688 @kindex @code{.set autoextend}
689 @kindex @code{.set noautoextend}
690 By default, MIPS 16 instructions are automatically extended to 32 bits
691 when necessary.  The directive @code{.set noautoextend} will turn this
692 off.  When @code{.set noautoextend} is in effect, any 32 bit instruction
693 must be explicitly extended with the @code{.e} modifier (e.g.,
694 @code{li.e $4,1000}).  The directive @code{.set autoextend} may be used
695 to once again automatically extend instructions when necessary.
696
697 This directive is only meaningful when in MIPS 16 mode.  Traditional
698 MIPS assemblers do not support this directive.
699
700 @node MIPS insn
701 @section Directive to mark data as an instruction
702
703 @kindex @code{.insn}
704 The @code{.insn} directive tells @code{@value{AS}} that the following
705 data is actually instructions.  This makes a difference in MIPS 16 and
706 microMIPS modes: when loading the address of a label which precedes
707 instructions, @code{@value{AS}} automatically adds 1 to the value, so
708 that jumping to the loaded address will do the right thing.
709
710 @kindex @code{.global}
711 The @code{.global} and @code{.globl} directives supported by
712 @code{@value{AS}} will by default mark the symbol as pointing to a
713 region of data not code.  This means that, for example, any
714 instructions following such a symbol will not be disassembled by
715 @code{objdump} as it will regard them as data.  To change this
716 behaviour an optional section name can be placed after the symbol name
717 in the @code{.global} directive.  If this section exists and is known
718 to be a code section, then the symbol will be marked as poiting at
719 code not data.  Ie the syntax for the directive is:
720
721   @code{.global @var{symbol}[ @var{section}][, @var{symbol}[ @var{section}]] ...},
722
723 Here is a short example:
724
725 @example
726         .global foo .text, bar, baz .data
727 foo:
728         nop
729 bar:
730         .word 0x0
731 baz:
732         .word 0x1
733
734 @end example
735
736 @node MIPS NaN Encodings
737 @section Directives to record which NaN encoding is being used
738
739 @cindex MIPS IEEE 754 NaN data encoding selection
740 @cindex @code{.nan} directive, MIPS
741 The IEEE 754 floating-point standard defines two types of not-a-number
742 (NaN) data: ``signalling'' NaNs and ``quiet'' NaNs.  The original version
743 of the standard did not specify how these two types should be
744 distinguished.  Most implementations followed the i387 model, in which
745 the first bit of the significand is set for quiet NaNs and clear for
746 signalling NaNs.  However, the original MIPS implementation assigned the
747 opposite meaning to the bit, so that it was set for signalling NaNs and
748 clear for quiet NaNs.
749
750 The 2008 revision of the standard formally suggested the i387 choice
751 and as from Sep 2012 the current release of the MIPS architecture
752 therefore optionally supports that form.  Code that uses one NaN encoding
753 would usually be incompatible with code that uses the other NaN encoding,
754 so MIPS ELF objects have a flag (@code{EF_MIPS_NAN2008}) to record which
755 encoding is being used.
756
757 Assembly files can use the @code{.nan} directive to select between the
758 two encodings.  @samp{.nan 2008} says that the assembly file uses the
759 IEEE 754-2008 encoding while @samp{.nan legacy} says that the file uses
760 the original MIPS encoding.  If several @code{.nan} directives are given,
761 the final setting is the one that is used.
762
763 The command-line options @option{-mnan=legacy} and @option{-mnan=2008}
764 can be used instead of @samp{.nan legacy} and @samp{.nan 2008}
765 respectively.  However, any @code{.nan} directive overrides the
766 command-line setting.
767
768 @samp{.nan legacy} is the default if no @code{.nan} directive or
769 @option{-mnan} option is given.
770
771 Note that @sc{gnu} @code{@value{AS}} does not produce NaNs itself and
772 therefore these directives do not affect code generation.  They simply
773 control the setting of the @code{EF_MIPS_NAN2008} flag.
774
775 Traditional MIPS assemblers do not support these directives.
776
777 @node MIPS Option Stack
778 @section Directives to save and restore options
779
780 @cindex MIPS option stack
781 @kindex @code{.set push}
782 @kindex @code{.set pop}
783 The directives @code{.set push} and @code{.set pop} may be used to save
784 and restore the current settings for all the options which are
785 controlled by @code{.set}.  The @code{.set push} directive saves the
786 current settings on a stack.  The @code{.set pop} directive pops the
787 stack and restores the settings.
788
789 These directives can be useful inside an macro which must change an
790 option such as the ISA level or instruction reordering but does not want
791 to change the state of the code which invoked the macro.
792
793 Traditional MIPS assemblers do not support these directives.
794
795 @node MIPS ASE Instruction Generation Overrides
796 @section Directives to control generation of MIPS ASE instructions
797
798 @cindex MIPS MIPS-3D instruction generation override
799 @kindex @code{.set mips3d}
800 @kindex @code{.set nomips3d}
801 The directive @code{.set mips3d} makes the assembler accept instructions
802 from the MIPS-3D Application Specific Extension from that point on
803 in the assembly.  The @code{.set nomips3d} directive prevents MIPS-3D
804 instructions from being accepted.
805
806 @cindex SmartMIPS instruction generation override
807 @kindex @code{.set smartmips}
808 @kindex @code{.set nosmartmips}
809 The directive @code{.set smartmips} makes the assembler accept
810 instructions from the SmartMIPS Application Specific Extension to the
811 MIPS32 ISA from that point on in the assembly.  The
812 @code{.set nosmartmips} directive prevents SmartMIPS instructions from
813 being accepted.
814
815 @cindex MIPS MDMX instruction generation override
816 @kindex @code{.set mdmx}
817 @kindex @code{.set nomdmx}
818 The directive @code{.set mdmx} makes the assembler accept instructions
819 from the MDMX Application Specific Extension from that point on
820 in the assembly.  The @code{.set nomdmx} directive prevents MDMX
821 instructions from being accepted.
822
823 @cindex MIPS DSP Release 1 instruction generation override
824 @kindex @code{.set dsp}
825 @kindex @code{.set nodsp}
826 The directive @code{.set dsp} makes the assembler accept instructions
827 from the DSP Release 1 Application Specific Extension from that point
828 on in the assembly.  The @code{.set nodsp} directive prevents DSP
829 Release 1 instructions from being accepted.
830
831 @cindex MIPS DSP Release 2 instruction generation override
832 @kindex @code{.set dspr2}
833 @kindex @code{.set nodspr2}
834 The directive @code{.set dspr2} makes the assembler accept instructions
835 from the DSP Release 2 Application Specific Extension from that point
836 on in the assembly.  This dirctive implies @code{.set dsp}.  The
837 @code{.set nodspr2} directive prevents DSP Release 2 instructions from
838 being accepted.
839
840 @cindex MIPS MT instruction generation override
841 @kindex @code{.set mt}
842 @kindex @code{.set nomt}
843 The directive @code{.set mt} makes the assembler accept instructions
844 from the MT Application Specific Extension from that point on
845 in the assembly.  The @code{.set nomt} directive prevents MT
846 instructions from being accepted.
847
848 @cindex MIPS MCU instruction generation override
849 @kindex @code{.set mcu}
850 @kindex @code{.set nomcu}
851 The directive @code{.set mcu} makes the assembler accept instructions
852 from the MCU Application Specific Extension from that point on
853 in the assembly.  The @code{.set nomcu} directive prevents MCU
854 instructions from being accepted.
855
856 @cindex Virtualization instruction generation override
857 @kindex @code{.set virt}
858 @kindex @code{.set novirt}
859 The directive @code{.set virt} makes the assembler accept instructions
860 from the Virtualization Application Specific Extension from that point
861 on in the assembly.  The @code{.set novirt} directive prevents Virtualization
862 instructions from being accepted.
863
864 Traditional MIPS assemblers do not support these directives.
865
866 @node MIPS Floating-Point
867 @section Directives to override floating-point options
868
869 @cindex Disable floating-point instructions
870 @kindex @code{.set softfloat}
871 @kindex @code{.set hardfloat}
872 The directives @code{.set softfloat} and @code{.set hardfloat} provide
873 finer control of disabling and enabling float-point instructions.
874 These directives always override the default (that hard-float
875 instructions are accepted) or the command-line options
876 (@samp{-msoft-float} and @samp{-mhard-float}).
877
878 @cindex Disable single-precision floating-point operations
879 @kindex @code{.set singlefloat}
880 @kindex @code{.set doublefloat}
881 The directives @code{.set singlefloat} and @code{.set doublefloat}
882 provide finer control of disabling and enabling double-precision
883 float-point operations.  These directives always override the default
884 (that double-precision operations are accepted) or the command-line
885 options (@samp{-msingle-float} and @samp{-mdouble-float}).
886
887 Traditional MIPS assemblers do not support these directives.
888
889 @node MIPS Syntax
890 @section Syntactical considerations for the MIPS assembler
891 @menu
892 * MIPS-Chars::                Special Characters
893 @end menu
894
895 @node MIPS-Chars
896 @subsection Special Characters
897
898 @cindex line comment character, MIPS
899 @cindex MIPS line comment character
900 The presence of a @samp{#} on a line indicates the start of a comment
901 that extends to the end of the current line.
902
903 If a @samp{#} appears as the first character of a line, the whole line
904 is treated as a comment, but in this case the line can also be a
905 logical line number directive (@pxref{Comments}) or a
906 preprocessor control command (@pxref{Preprocessing}).
907
908 @cindex line separator, MIPS
909 @cindex statement separator, MIPS
910 @cindex MIPS line separator
911 The @samp{;} character can be used to separate statements on the same
912 line.