MIPS32的ADDI和ADDIU的实现要点（加法指令）

《自己动手写CPU》一书中对指令ADDI和ADDIU的实现方式是一样的。

对16位立即数imm，在执行加法指令之前都符号扩展成32位数（与符号扩展对应的是零扩展）。

这样看来ADDI和ADDIU指令都用于有符号数的加法，在指令集实现的时候没有任何区别。

如果是这种情况，那么ADDI和ADDIU都仅支持有符号数的加法，否则ADDI和ADDIU指令执行无符号加法的时候就会出错：

如32'b0001+16'b1000_0000_0000_0001

按照无符号加法，这是 1 + 32769 = 32770。

然而 16'b1000_0000_0000_0001 经过符号扩展变成 32'b1111_1111_1111_1111_1000_0000_0000_0001（4294934529）

相加的结果变成 1 + 4294934529 = 4294934530，显然不正确。

 

那么ADDI和ADDIU是否仅能够支持有符号加法？ADDIU中的U是否unsigned的意思？

在《MD00565-2B-MIPS32-QRC-01.01》文档中对ADDI和ADDIU有明确的说明：

这里±的意思是：

另外在《MIPS Instruction Reference》文档中对此也有明确的说明：

这两个文档都突出说明了ADDI和ADDIU的最大区别是有没有溢出标志（overflow）。

 

《MIPS体系结构剖析》（英文书名是see mips run linux）中对于带U和不带U的助记符描述如下：

这里将加法指令ADD和ADDU的区别描述为是否带“自陷”（异常，如检查除数为0）或者溢出检测，而非有符号无符号加法的区别。

 

那么ADDI的溢出判断需要怎么做？可以参考以下两个文档：

http://blog.csdn.net/u011225147/article/details/53707614

https://wenku.baidu.com/view/bbad4e73f46527d3240ce04d.html

 

那么最后总结ADDI和ADDIU的实现有以下2个要点：

1）仅支持有符号运算（补码运算），16位立即数需要进行符号扩展；

2）ADDI带有溢出检测（或者说带“自陷”功能，虽然不常用）。