# ISA進階操作
## Immediate
在 assembly 語言中，Immediate 是指出現在代碼中的數字常數。
例：
`f = g + 10` c語言
`addi $s0, $s1, 10` assembly 語言
addi 指令的語法與 add 指令相似，唯一的區別是最後的參數是一個數字而不是一個 register。
MIPS assembly 語言中沒有專門的“減去 Immediate ”的指令，可以使用一個負數的 Immediate 來實現
例：
`f = g - 1` c語言
`addi $s2, $s1, -1` assembly 語言

## MIPS Instruction Format
MIPS Instruction Format 將每條指令分為 32 bits，其中定義了三種基本的Instruction Format，以滿足不同指令的需求：
1. R-format： 用於操作 register 的指令。
* 例如：`add $t0, $s1, $s2` 就是一條 R-format 指令。
2. I-format： 用於 immediate 和一些載入/存儲指令（因為 offset 算 immediate）。
* 例如：`addi $t0, $s1, 10` 就是一條 I-format 指令。
3. J-format（J型格式）： 用於跳轉指令。
* 例如：`j Label` 就是一條 J-format 指令。

### R-Format

指令的格式主要包含以下字段：

* opcode（操作碼）： 指定指令類型。所有 R-Format 指令的 opcode 都設為 0。
* funct（功能碼）： 與 opcode 結合以完全指定指令的操作。
* rs（源 register ）： 通常用來指定包含第一個 operand 的 register 。
* rt（目標 register ）： 通常用來指定包含第二個 operand 的 register 。
* rd（目的 register ）： 通常用來指定接收計算結果的 register 。

R-Format 指令中的 register 字段有一些注意事項：
* 每個 register 字段正好為 5 bits， 這意味著它可以指定範圍在 0 到 31 的任何無符號整數。這種結構確保了足夠的 bit 以指定全部的 register 。
* 它包含了 bits 移位指令將要左移或右移的 bit 數。由於一個 32 位的字左移或右移超過 31 位是無意義的，因此這個字段僅使用 5 bits。

例：
`add $t0, $s1, $s2`

二進制表示為：000000 10001 10010 01000 00000 100000

### I-format

* opcode： addi 操作碼對應到 8。
* rs（源 register ）： $22 對應到 rs 欄位。
* rt（目標 register ）： $21 對應到 rt 欄位。
* immediate： -50 被視為有符號整數，轉換為二進制。

## Logical Operations
### Shift Left Logical (sll)
將 rt 中的 bits 向左移動 `shamt` 位，移動的空白位置用 0 填充。
相當於將 rt 乘以 2 的 `shamt` 次方。
例： shift left by 8 bits
`sll $t2, $s0, 8`
* 操作名稱：sll
* 接收值的 register：$t2
* 第一個operand（register）：$s0
* shift amount（常數）：8
這樣的操作相當於將原始數乘以 2 的 8 次方（256）
### Shift Right Logical (srl)
操作：將 rt 中的 bits 向右移動 shamt 位，移動的空白位置用 0 填充。
應用：相當於將 rt 除以 2 的 shamt 次方。
例： shift right by 8 bits
`srl $t2, $s0, 8`
* 操作名稱：sll
* 接收值的 register：$t2
* 第一個operand（register）：$s0
* shift amount（常數）：8

這樣的操作相當於將原始數除以 2 的 8 次方（256）
### shift right arithmetic(sra)
與srl相似，不同的是空出的 bits 由符號位填充。如果是正數，就用 0 填充，如果是負數，就用 1 填充。
### AND Operations
這個操作將 $t1 和 $t2 register 中的對應 bits 進行 AND 運算
`and $t0, $t1, $t2`
### OR Operations
這個操作將 $t1 和 $t2 register 中的對應 bits 進行 OR 運算
`OR $t0, $t1, $t2`
### NOT Operations
這個操作將 $t1 和 $zero register 中的對應 bit 進行 NOR 運算，結果存儲在 $t0 register 中。
* a NOR b == NOT ( a OR b )

`nor $t0, $t1, $zero`

$zero register 始終包含值為 0 的常數
將一個 register 的值與零進行 NOR 運算時，實際上就是對 register 的每個 bit 進行 NOT 操作。