ARQUITECTURA DE COMPUTADORES CAPÍTULO II AULA VII

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1 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES CAPÍTULO II AULA VII

2 Índice Endereçamento MIPS: 32-bits imediatos; Endereços em branches e jumps; Modos de endereçamento; MARS Exercício 5: Fibonnaci

3 Problema Apesar de instruções MIPS 32 bits facilitarem a implementação do hardware, por vezes é necessário termos constantes ou endereços da mesma dimensão. Nesta aula iremos abordar a solução geral para lidar com grandes constantes e o modo optimizado que se utiliza na gestão dos endereços de branches e jumps.

4 Problema O modo normal de adicionar um constante em MIPS é utilizando a instrução addi. A instrução addi é codificada segundo o formato I- type, seguindo a seguinte formula: I-type Op(6) Rs(5) Rt(5) address (16) addi $t0,$s0,i sssss ttttt iiii iiii iiii iiii Como se pode verificar o máximo que se pode carregar é uma constante de 16 bits.

5 Operandos 32 bits imediatos Apesar de na maioria dos casos os operandos caberem perfeitamente em 16 bits, por vezes é necessário 32 bits para os representar. Como tal, existe em MIPS a instrução lui Load Upper Immediate - utilizada para carregar os 16 bits mais significativos num registo. Lui $t0,

6 Operandos 32 bits imediatos Para completar os 16 bits menos significativos utiliza-se o comando ori. Or = 1 sempre que qualquer um dos elementos for 1. ori $t0, $t0,

7 Operandos 32 bits imediatos Exemplo: Carregue a seguinte constante para MIPS: lui $t0, 246 ori $t0, $t0,

8 Endereços em Branches e Jumps Como vimos nas aulas anteriores, a instrução jump utiliza o formato mais simples de todos, o J-Type. J-type Op(6) address (26) j No entanto, os Branches necessitam de mais intervenientes, nomeadamente dos registos para comparação, sendo codificados em I-Type. I-type Op(6) Rs(5) Rt(5) address (16) bne $s0,$s1,exit EXIT

9 Endereços em Branches e Jumps Como o I-type somente suporta endereços de 16 bits, existiria um limite de 2 16 instruções. Para resolver esta limitação, o Program Counter é calculado com base na seguinte fórmula: Program Counter = Registo + Endereço do Branche Deste modo consegue-se um máximo de 2 32 instruções.

10 Endereços em Branches e Jumps Dado que o PC contem o endereço da instrução actual, faz todo o sentido que se adicione o endereço do branche a este, resultando em: Program Counter = Program Counter + Endereço do Branche Deste modo consegue-se ±2 15 instruções. A esta forma de endereçamento chama-se Endereçamento relativo ao Program Counter. O MIPS, tal como todos os computadores recentes, utiliza este tipo de endereçamento dado que por norma o destino do branche está relativamente próximo do mesmo.

11 Endereços em Branches e Jumps O MIPS, tal como todos os computadores recentes, utiliza este tipo de endereçamento dado que por norma o destino do branche está relativamente próximo do mesmo. Por outro lado, as instruções Jump e Jump-and-link já utilizam endereçamento directo pois com 26 bits conseguem abranger uma serie de instruções bastante mais vasta.

12 Endereços em Branches e Jumps Exemplo da Bibliografia:

13 Modos de endereçamento Em MIPS existem distintos modos de endereçamento, nomeadamente: Endereçamento imediato quando o operando é uma constante inserida na instrução. Endereçamento de registo quando o operando é um registo.

14 Modos de endereçamento Endereçamento Base quando o operando é a localização na memória cujo endereço é a soma de um registo + um constante. Endereçamento relativo ao PC quando o endereço do branch é a soma do PC + uma constante. PC = PC + Address

15 Modos de endereçamento Endereçamento pseudo-directo quando o endereço de jump representa os 26 bits da instrução concatenados com os bits mais significativos do PC e depois de sofrerem um shift left igual a 2. J-type Op(6) address (26) j PC shift left logic 2

16 Instruction Set Architecture (ISA) MARS - Exercício Exercício 5: Compile a sequência de Fibonacci de 20. A sucessão de Fibonacci define que n+1 = n + (n-1), ou seja: 0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89, Recursivo Iterativo int fibonacci(int num) { if(num==0 num==1) return 1; else return fibonacci(num-1) + fibonacci(num-2); } int fibonacci (int num) { int i, j, k, t; i = 0; j = 1; for (k = 1; k <= num; k++) { t = i + j; i = j; j = t; } return j; }

17 Instruction Set Architecture (ISA) Fibonnaci iterativo Encontre os erros. Existem 4 erros graves e diversas outras práticas erradas..data msg:.asciiz "Entre um numero:\n" space:.byte 32.text addi $t2,$zero,1 add $s7,$zero,$zero la $s3,space la $a0,msg li $v0,4 syscall li $v0,5 syscall add $a0,$v0,$zero jal fibonacci j exit fibonacci: add $s0,$zero,$zero addi $s1,$zero,1 move $s2,$a0 add $s4,$zero,$zero loop: bgt $s4,$s2,exit add $t0,$s0,$s1 move $s1,$s0 move $s0,$t0 move $a0,$s1 li $v0,1 syscall move $a0,$s3 li $v0,4 syscall j loop addi $s4,$s4,1 exit:

18 Instruction Set Architecture (ISA) Fibonnaci recursivo fibonacci: addi $sp,$sp,-12 sw $ra,0($sp) sw $s0,4($sp) sw $s1,8($sp) add $s0,$a0,$zero beq $s0,$zero,return0 beq $s0,$t2,return1 subi $a0,$s0,1 jal fibonacci add $s1,$v0,$zero subi $a0,$s0,2 jal fibonacci add $v0,$s1,$v0 blt $v0,$s7,no_print move $s7,$v0 addi $sp,$sp,-8 sw $v0,4($sp) sw $a0,0($sp) move $a0,$v0 li $v0,1 syscall move $a0,$s3 li $v0,4 syscall lw $v0,4($sp) lw $a0,0($sp) addi $sp,$sp,8 no_print: j return_n return0: li $v0,0 j return_n return1: li $v0,1 return_n: lw $s1,8($sp) lw $s0,4($sp) lw $ra,0($sp) addi $sp,$sp,12 jr $ra print: addi $sp,$sp,-4 sw $ra,0($sp) li $v0,1 syscall lw $ra,0($sp) addi $sp,$sp,4 jr $ra exit:

19 Dúvidas e Questões Maio 2014