* elfcpp.h (NT_VERSION, NT_ARCH): Define as enum constants.
[binutils.git] / gas / doc / c-mips.texi
blobe6fe033db545bf21fd26371014687a409abd4341
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
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.
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
37 @node MIPS Opts
38 @section Assembler options
40 The @sc{mips} configurations of @sc{gnu} @code{@value{AS}} support these
41 special options:
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.
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.
63 @item -KPIC
64 @cindex PIC selection, MIPS
65 @cindex @option{-KPIC} option, MIPS
66 Generate SVR4-style PIC.  This option tells the assembler to generate
67 SVR4-style position-independent macro expansions.  It also tells the
68 assembler to mark the output file as PIC.
70 @item -mvxworks-pic
71 @cindex @option{-mvxworks-pic} option, MIPS
72 Generate VxWorks PIC.  This option tells the assembler to generate
73 VxWorks-style position-independent macro expansions.
75 @cindex MIPS architecture options
76 @item -mips1
77 @itemx -mips2
78 @itemx -mips3
79 @itemx -mips4
80 @itemx -mips5
81 @itemx -mips32
82 @itemx -mips32r2
83 @itemx -mips64
84 @itemx -mips64r2
85 Generate code for a particular MIPS Instruction Set Architecture level.
86 @samp{-mips1} corresponds to the @sc{r2000} and @sc{r3000} processors,
87 @samp{-mips2} to the @sc{r6000} processor, @samp{-mips3} to the
88 @sc{r4000} processor, and @samp{-mips4} to the @sc{r8000} and
89 @sc{r10000} processors.  @samp{-mips5}, @samp{-mips32}, @samp{-mips32r2},
90 @samp{-mips64}, and @samp{-mips64r2}
91 correspond to generic
92 @sc{MIPS V}, @sc{MIPS32}, @sc{MIPS32 Release 2}, @sc{MIPS64},
93 and @sc{MIPS64 Release 2}
94 ISA processors, respectively.  You can also switch
95 instruction sets during the assembly; see @ref{MIPS ISA, Directives to
96 override the ISA level}.
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.
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}.
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.
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}.
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}.
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.
130 @item -msmartmips
131 @itemx -mno-smartmips
132 Enables the SmartMIPS extensions to the MIPS32 instruction set, which
133 provides a number of new instructions which target smartcard and
134 cryptographic applications.  This is equivalent to putting
135 @code{.set smartmips} at the start of the assembly file.
136 @samp{-mno-smartmips} turns off this option.
138 @item -mips3d
139 @itemx -no-mips3d
140 Generate code for the MIPS-3D Application Specific Extension.
141 This tells the assembler to accept MIPS-3D instructions.
142 @samp{-no-mips3d} turns off this option.
144 @item -mdmx
145 @itemx -no-mdmx
146 Generate code for the MDMX Application Specific Extension.
147 This tells the assembler to accept MDMX instructions.
148 @samp{-no-mdmx} turns off this option.
150 @item -mdsp
151 @itemx -mno-dsp
152 Generate code for the DSP Release 1 Application Specific Extension.
153 This tells the assembler to accept DSP Release 1 instructions.
154 @samp{-mno-dsp} turns off this option.
156 @item -mdspr2
157 @itemx -mno-dspr2
158 Generate code for the DSP Release 2 Application Specific Extension.
159 This option implies -mdsp.
160 This tells the assembler to accept DSP Release 2 instructions.
161 @samp{-mno-dspr2} turns off this option.
163 @item -mmt
164 @itemx -mno-mt
165 Generate code for the MT Application Specific Extension.
166 This tells the assembler to accept MT instructions.
167 @samp{-mno-mt} turns off this option.
169 @item -mfix7000
170 @itemx -mno-fix7000
171 Cause nops to be inserted if the read of the destination register
172 of an mfhi or mflo instruction occurs in the following two instructions.
174 @item -mfix-vr4120
175 @itemx -no-mfix-vr4120
176 Insert nops to work around certain VR4120 errata.  This option is
177 intended to be used on GCC-generated code: it is not designed to catch
178 all problems in hand-written assembler code.
180 @item -mfix-vr4130
181 @itemx -no-mfix-vr4130
182 Insert nops to work around the VR4130 @samp{mflo}/@samp{mfhi} errata.
184 @item -m4010
185 @itemx -no-m4010
186 Generate code for the LSI @sc{r4010} chip.  This tells the assembler to
187 accept the @sc{r4010} specific instructions (@samp{addciu}, @samp{ffc},
188 etc.), and to not schedule @samp{nop} instructions around accesses to
189 the @samp{HI} and @samp{LO} registers.  @samp{-no-m4010} turns off this
190 option.
192 @item -m4650
193 @itemx -no-m4650
194 Generate code for the MIPS @sc{r4650} chip.  This tells the assembler to accept
195 the @samp{mad} and @samp{madu} instruction, and to not schedule @samp{nop}
196 instructions around accesses to the @samp{HI} and @samp{LO} registers.
197 @samp{-no-m4650} turns off this option.
199 @itemx -m3900
200 @itemx -no-m3900
201 @itemx -m4100
202 @itemx -no-m4100
203 For each option @samp{-m@var{nnnn}}, generate code for the MIPS
204 @sc{r@var{nnnn}} chip.  This tells the assembler to accept instructions
205 specific to that chip, and to schedule for that chip's hazards.
207 @item -march=@var{cpu}
208 Generate code for a particular MIPS cpu.  It is exactly equivalent to
209 @samp{-m@var{cpu}}, except that there are more value of @var{cpu}
210 understood.  Valid @var{cpu} value are:
212 @quotation
213 2000,
214 3000,
215 3900,
216 4000,
217 4010,
218 4100,
219 4111,
220 vr4120,
221 vr4130,
222 vr4181,
223 4300,
224 4400,
225 4600,
226 4650,
227 5000,
228 rm5200,
229 rm5230,
230 rm5231,
231 rm5261,
232 rm5721,
233 vr5400,
234 vr5500,
235 6000,
236 rm7000,
237 8000,
238 rm9000,
239 10000,
240 12000,
241 4kc,
242 4km,
243 4kp,
244 4ksc,
245 4kec,
246 4kem,
247 4kep,
248 4ksd,
249 m4k,
250 m4kp,
251 24kc,
252 24kf2_1,
253 24kf,
254 24kf1_1,
255 24kec,
256 24kef2_1,
257 24kef,
258 24kef1_1,
259 34kc,
260 34kf2_1,
261 34kf,
262 34kf1_1,
263 74kc,
264 74kf2_1,
265 74kf,
266 74kf1_1,
267 74kf3_2,
268 5kc,
269 5kf,
270 20kc,
271 25kf,
272 sb1,
273 sb1a,
274 loongson2e,
275 loongson2f
276 @end quotation
278 For compatibility reasons, @samp{@var{n}x} and @samp{@var{b}fx} are
279 accepted as synonyms for @samp{@var{n}f1_1}.  These values are
280 deprecated.
282 @item -mtune=@var{cpu}
283 Schedule and tune for a particular MIPS cpu.  Valid @var{cpu} values are
284 identical to @samp{-march=@var{cpu}}.
286 @item -mabi=@var{abi}
287 Record which ABI the source code uses.  The recognized arguments
288 are: @samp{32}, @samp{n32}, @samp{o64}, @samp{64} and @samp{eabi}.
290 @item -msym32
291 @itemx -mno-sym32
292 @cindex -msym32
293 @cindex -mno-sym32
294 Equivalent to adding @code{.set sym32} or @code{.set nosym32} to
295 the beginning of the assembler input.  @xref{MIPS symbol sizes}.
297 @cindex @code{-nocpp} ignored (MIPS)
298 @item -nocpp
299 This option is ignored.  It is accepted for command-line compatibility with
300 other assemblers, which use it to turn off C style preprocessing.  With
301 @sc{gnu} @code{@value{AS}}, there is no need for @samp{-nocpp}, because the
302 @sc{gnu} assembler itself never runs the C preprocessor.
304 @item --construct-floats
305 @itemx --no-construct-floats
306 @cindex --construct-floats
307 @cindex --no-construct-floats
308 The @code{--no-construct-floats} option disables the construction of
309 double width floating point constants by loading the two halves of the
310 value into the two single width floating point registers that make up
311 the double width register.  This feature is useful if the processor
312 support the FR bit in its status  register, and this bit is known (by
313 the programmer) to be set.  This bit prevents the aliasing of the double
314 width register by the single width registers.
316 By default @code{--construct-floats} is selected, allowing construction
317 of these floating point constants.
319 @item --trap
320 @itemx --no-break
321 @c FIXME!  (1) reflect these options (next item too) in option summaries;
322 @c         (2) stop teasing, say _which_ instructions expanded _how_.
323 @code{@value{AS}} automatically macro expands certain division and
324 multiplication instructions to check for overflow and division by zero.  This
325 option causes @code{@value{AS}} to generate code to take a trap exception
326 rather than a break exception when an error is detected.  The trap instructions
327 are only supported at Instruction Set Architecture level 2 and higher.
329 @item --break
330 @itemx --no-trap
331 Generate code to take a break exception rather than a trap exception when an
332 error is detected.  This is the default.
334 @item -mpdr
335 @itemx -mno-pdr
336 Control generation of @code{.pdr} sections.  Off by default on IRIX, on
337 elsewhere.
339 @item -mshared
340 @itemx -mno-shared
341 When generating code using the Unix calling conventions (selected by
342 @samp{-KPIC} or @samp{-mcall_shared}), gas will normally generate code
343 which can go into a shared library.  The @samp{-mno-shared} option
344 tells gas to generate code which uses the calling convention, but can
345 not go into a shared library.  The resulting code is slightly more
346 efficient.  This option only affects the handling of the
347 @samp{.cpload} and @samp{.cpsetup} pseudo-ops.
348 @end table
350 @node MIPS Object
351 @section MIPS ECOFF object code
353 @cindex ECOFF sections
354 @cindex MIPS ECOFF sections
355 Assembling for a @sc{mips} @sc{ecoff} target supports some additional sections
356 besides the usual @code{.text}, @code{.data} and @code{.bss}.  The
357 additional sections are @code{.rdata}, used for read-only data,
358 @code{.sdata}, used for small data, and @code{.sbss}, used for small
359 common objects.
361 @cindex small objects, MIPS ECOFF
362 @cindex @code{gp} register, MIPS
363 When assembling for @sc{ecoff}, the assembler uses the @code{$gp} (@code{$28})
364 register to form the address of a ``small object''.  Any object in the
365 @code{.sdata} or @code{.sbss} sections is considered ``small'' in this sense.
366 For external objects, or for objects in the @code{.bss} section, you can use
367 the @code{@value{GCC}} @samp{-G} option to control the size of objects addressed via
368 @code{$gp}; the default value is 8, meaning that a reference to any object
369 eight bytes or smaller uses @code{$gp}.  Passing @samp{-G 0} to
370 @code{@value{AS}} prevents it from using the @code{$gp} register on the basis
371 of object size (but the assembler uses @code{$gp} for objects in @code{.sdata}
372 or @code{sbss} in any case).  The size of an object in the @code{.bss} section
373 is set by the @code{.comm} or @code{.lcomm} directive that defines it.  The
374 size of an external object may be set with the @code{.extern} directive.  For
375 example, @samp{.extern sym,4} declares that the object at @code{sym} is 4 bytes
376 in length, whie leaving @code{sym} otherwise undefined.
378 Using small @sc{ecoff} objects requires linker support, and assumes that the
379 @code{$gp} register is correctly initialized (normally done automatically by
380 the startup code).  @sc{mips} @sc{ecoff} assembly code must not modify the
381 @code{$gp} register.
383 @node MIPS Stabs
384 @section Directives for debugging information
386 @cindex MIPS debugging directives
387 @sc{mips} @sc{ecoff} @code{@value{AS}} supports several directives used for
388 generating debugging information which are not support by traditional @sc{mips}
389 assemblers.  These are @code{.def}, @code{.endef}, @code{.dim}, @code{.file},
390 @code{.scl}, @code{.size}, @code{.tag}, @code{.type}, @code{.val},
391 @code{.stabd}, @code{.stabn}, and @code{.stabs}.  The debugging information
392 generated by the three @code{.stab} directives can only be read by @sc{gdb},
393 not by traditional @sc{mips} debuggers (this enhancement is required to fully
394 support C++ debugging).  These directives are primarily used by compilers, not
395 assembly language programmers!
397 @node MIPS symbol sizes
398 @section Directives to override the size of symbols
400 @cindex @code{.set sym32}
401 @cindex @code{.set nosym32}
402 The n64 ABI allows symbols to have any 64-bit value.  Although this
403 provides a great deal of flexibility, it means that some macros have
404 much longer expansions than their 32-bit counterparts.  For example,
405 the non-PIC expansion of @samp{dla $4,sym} is usually:
407 @smallexample
408 lui     $4,%highest(sym)
409 lui     $1,%hi(sym)
410 daddiu  $4,$4,%higher(sym)
411 daddiu  $1,$1,%lo(sym)
412 dsll32  $4,$4,0
413 daddu   $4,$4,$1
414 @end smallexample
416 whereas the 32-bit expansion is simply:
418 @smallexample
419 lui     $4,%hi(sym)
420 daddiu  $4,$4,%lo(sym)
421 @end smallexample
423 n64 code is sometimes constructed in such a way that all symbolic
424 constants are known to have 32-bit values, and in such cases, it's
425 preferable to use the 32-bit expansion instead of the 64-bit
426 expansion.
428 You can use the @code{.set sym32} directive to tell the assembler
429 that, from this point on, all expressions of the form
430 @samp{@var{symbol}} or @samp{@var{symbol} + @var{offset}}
431 have 32-bit values.  For example:
433 @smallexample
434 .set sym32
435 dla     $4,sym
436 lw      $4,sym+16
437 sw      $4,sym+0x8000($4)
438 @end smallexample
440 will cause the assembler to treat @samp{sym}, @code{sym+16} and
441 @code{sym+0x8000} as 32-bit values.  The handling of non-symbolic
442 addresses is not affected.
444 The directive @code{.set nosym32} ends a @code{.set sym32} block and
445 reverts to the normal behavior.  It is also possible to change the
446 symbol size using the command-line options @option{-msym32} and
447 @option{-mno-sym32}.
449 These options and directives are always accepted, but at present,
450 they have no effect for anything other than n64.
452 @node MIPS ISA
453 @section Directives to override the ISA level
455 @cindex MIPS ISA override
456 @kindex @code{.set mips@var{n}}
457 @sc{gnu} @code{@value{AS}} supports an additional directive to change
458 the @sc{mips} Instruction Set Architecture level on the fly: @code{.set
459 mips@var{n}}.  @var{n} should be a number from 0 to 5, or 32, 32r2, 64
460 or 64r2.
461 The values other than 0 make the assembler accept instructions
462 for the corresponding @sc{isa} level, from that point on in the
463 assembly.  @code{.set mips@var{n}} affects not only which instructions
464 are permitted, but also how certain macros are expanded.  @code{.set
465 mips0} restores the @sc{isa} level to its original level: either the
466 level you selected with command line options, or the default for your
467 configuration.  You can use this feature to permit specific @sc{mips3}
468 instructions while assembling in 32 bit mode.  Use this directive with
469 care!
471 @cindex MIPS CPU override
472 @kindex @code{.set arch=@var{cpu}}
473 The @code{.set arch=@var{cpu}} directive provides even finer control.
474 It changes the effective CPU target and allows the assembler to use
475 instructions specific to a particular CPU.  All CPUs supported by the
476 @samp{-march} command line option are also selectable by this directive.
477 The original value is restored by @code{.set arch=default}.
479 The directive @code{.set mips16} puts the assembler into MIPS 16 mode,
480 in which it will assemble instructions for the MIPS 16 processor.  Use
481 @code{.set nomips16} to return to normal 32 bit mode.
483 Traditional @sc{mips} assemblers do not support this directive.
485 @node MIPS autoextend
486 @section Directives for extending MIPS 16 bit instructions
488 @kindex @code{.set autoextend}
489 @kindex @code{.set noautoextend}
490 By default, MIPS 16 instructions are automatically extended to 32 bits
491 when necessary.  The directive @code{.set noautoextend} will turn this
492 off.  When @code{.set noautoextend} is in effect, any 32 bit instruction
493 must be explicitly extended with the @code{.e} modifier (e.g.,
494 @code{li.e $4,1000}).  The directive @code{.set autoextend} may be used
495 to once again automatically extend instructions when necessary.
497 This directive is only meaningful when in MIPS 16 mode.  Traditional
498 @sc{mips} assemblers do not support this directive.
500 @node MIPS insn
501 @section Directive to mark data as an instruction
503 @kindex @code{.insn}
504 The @code{.insn} directive tells @code{@value{AS}} that the following
505 data is actually instructions.  This makes a difference in MIPS 16 mode:
506 when loading the address of a label which precedes instructions,
507 @code{@value{AS}} automatically adds 1 to the value, so that jumping to
508 the loaded address will do the right thing.
510 @node MIPS option stack
511 @section Directives to save and restore options
513 @cindex MIPS option stack
514 @kindex @code{.set push}
515 @kindex @code{.set pop}
516 The directives @code{.set push} and @code{.set pop} may be used to save
517 and restore the current settings for all the options which are
518 controlled by @code{.set}.  The @code{.set push} directive saves the
519 current settings on a stack.  The @code{.set pop} directive pops the
520 stack and restores the settings.
522 These directives can be useful inside an macro which must change an
523 option such as the ISA level or instruction reordering but does not want
524 to change the state of the code which invoked the macro.
526 Traditional @sc{mips} assemblers do not support these directives.
528 @node MIPS ASE instruction generation overrides
529 @section Directives to control generation of MIPS ASE instructions
531 @cindex MIPS MIPS-3D instruction generation override
532 @kindex @code{.set mips3d}
533 @kindex @code{.set nomips3d}
534 The directive @code{.set mips3d} makes the assembler accept instructions
535 from the MIPS-3D Application Specific Extension from that point on
536 in the assembly.  The @code{.set nomips3d} directive prevents MIPS-3D
537 instructions from being accepted.
539 @cindex SmartMIPS instruction generation override
540 @kindex @code{.set smartmips}
541 @kindex @code{.set nosmartmips}
542 The directive @code{.set smartmips} makes the assembler accept
543 instructions from the SmartMIPS Application Specific Extension to the
544 MIPS32 @sc{isa} from that point on in the assembly.  The
545 @code{.set nosmartmips} directive prevents SmartMIPS instructions from
546 being accepted.
548 @cindex MIPS MDMX instruction generation override
549 @kindex @code{.set mdmx}
550 @kindex @code{.set nomdmx}
551 The directive @code{.set mdmx} makes the assembler accept instructions
552 from the MDMX Application Specific Extension from that point on
553 in the assembly.  The @code{.set nomdmx} directive prevents MDMX
554 instructions from being accepted.
556 @cindex MIPS DSP Release 1 instruction generation override
557 @kindex @code{.set dsp}
558 @kindex @code{.set nodsp}
559 The directive @code{.set dsp} makes the assembler accept instructions
560 from the DSP Release 1 Application Specific Extension from that point
561 on in the assembly.  The @code{.set nodsp} directive prevents DSP
562 Release 1 instructions from being accepted.
564 @cindex MIPS DSP Release 2 instruction generation override
565 @kindex @code{.set dspr2}
566 @kindex @code{.set nodspr2}
567 The directive @code{.set dspr2} makes the assembler accept instructions
568 from the DSP Release 2 Application Specific Extension from that point
569 on in the assembly.  This dirctive implies @code{.set dsp}.  The
570 @code{.set nodspr2} directive prevents DSP Release 2 instructions from
571 being accepted.
573 @cindex MIPS MT instruction generation override
574 @kindex @code{.set mt}
575 @kindex @code{.set nomt}
576 The directive @code{.set mt} makes the assembler accept instructions
577 from the MT Application Specific Extension from that point on
578 in the assembly.  The @code{.set nomt} directive prevents MT
579 instructions from being accepted.
581 Traditional @sc{mips} assemblers do not support these directives.