PARTE II - CONJUNTO DE INSTRUÇÕES ARQUITETURA DE COMPUTADORES ANTONIO RAMOS DE CARVALHO JÚNIOR

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1 PARTE II - CONJUNTO DE INSTRUÇÕES ARQUITETURA DE COMPUTADORES ANTONIO RAMOS DE CARVALHO JÚNIOR

2 Introdução Instruções são representadas em linguagem de máquina (binário) E x i s t e m l i n g u a g e n s i n t e r m e d i á r i a s q u e representam instruções - linguagens de montagem (Assembly) Operações feitas em registradores Foco da disciplina na arquitetura MIPS

3 INSTRUÇÕES MIPS

4 Registradores O tamanho de cada registrador é de 4 bytes (32 bits) A arquitetura MIPS possui um número limitado de registradores: 32 Representação de alguns registradores: $t0 - $t9: registradores temporários $s0 - $s7: registradores salvos $a0 - $a3: argumentos, salvam valres intermediários em algumas operações $zero: valor constante 0 (zero)

5 Arquitetura MIPS Instruções de 32 bits - RISC 32 registradores - de 0 à 31 Alguns registradores são reservados para operações do processador e troca de informações, dois registradores importantes são: IR - Instruction Register: registrador que armazena a instrução que está sendo executada PC - Program Counter: guarda o numero da linha da próxima instrução a ser chamada

6 Instruções aritméticas Operação sempre é feita entre dois registradores Representar a soma A + B + C necessita de mais de uma instrução Instrução Exemplo Significado Adição (add) add $t1, $t2, $t3 $t1 = $t2 + $t3 Subtração (sub) sub $t1, $t2, $t3 $t1 = $t2 - $t3 Adição imediata (addi) addi $t1, $t2, V $t1 = $t2 + V

7 Instruções aritméticas Faça as operações abaixo em Assembly: A. $t1 + $t2 - $t3 + $t4 B. $t1*2 - $t2*2 C. $t1 + ($t2 - $t3 - $t4)

8 Transferência de dados Salva ou resgata um valor da memória para um registrador Load: carrega o valor de um endereço em um registrador Store: salva o valor de um registrador em um endereço fornecido Instrução Exemplo Significado Load word (lw) lw $t1, 100($t2) $t1 = MEMORY[$t ] Store word (sw) lw $t1, 100($t2) MEMORY[$t2+100] = $t1

9 Salto condicional e incondicional Faz um salto ou não para a instrução informada (número da linha) de acordo com uma condição Instrução Exemplo Significado Branch on equal (beq) beq $t1, $t2, 25 if ($t1 = $t2) PC = PC *4 Branch on not equal (bne) bne $t1, $t2, 25 if ($t1!= $t2) PC = PC *4 Jump (j) j 100 PC = 100*4

10 Salto condicional e incondicional Converta os pseudocódigos em C abaixo para assembly: if a == b { c = a + b*2; } else { c = b + a*2; } int C = 0; for (int i = 0; i == 10; i++) { C = i+c; }

11 REPRESENTAÇÃO DE INSTRUÇÕES

12 Codificação MIPS Instruções do tipo-r (operações lógicas e aritméticas - add, sub, and, or) 6 bits 5 bits 5 bits 5 bits 5 bits 6 bits op rs rt rd shamt funct op: Operação básica a ser realizada rs: registrador contendo o primeiro operando-fonte rt: registrador contendo o segundo operando-fonte rd: registrador que guarda o resultado da operação, também conhecido como registrador destino shamt: quantidade de bits a serem deslocados (não será usado neste momento) funct: determina a operação que será realizada, pois existem várias operações a serem feitas por instruções do tipo R

13 Codificação MIPS Instruções do tipo-i (transferência de dados entre registradores e memória - lw ou sw) 6 bits 5 bits 5 bits 16 bits op rs rt endereço op: Operação básica a ser realizada rs: registrador contendo o primeiro operando-fonte rt: registrador contendo o segundo operando-fonte endereço: endereço de acesso para a operação

14 Codificação MIPS Instruções de salto condicional - bne ou beq Utiliza desvio relativo pois 16 bits pode ser pouco para representar um desvio 6 bits 5 bits 5 bits 16 bits op rs rt endereço op: Operação básica a ser realizada rs: registrador contendo o primeiro operando-fonte rt: registrador contendo o segundo operando-fonte endereço: número de linhas a serem saltadas

15 Codificação MIPS Instruções do tipo J (jump) - salto incondicional 6 bits 26 bits op endereço de salto op: Operação básica a ser realizada endereço de salto: endereço de instrução (linha) para o qual o programa irá após esta instrução

16 Registradores MIPS Nome Núm Reg Utilização $zero 0 valor da constante 0 $v0-$v1 2-3 guarda resultados para avaliar expressões $a0-$a3 4-7 argumentos $t0-$t temporários $s0-$s salvos $t8-$t mais temporários $gp 28 global pointer $sp 29 stack pointer $fp 30 frame pointer $ra 31 endereço de retorno a procedimento

17 Codificação de instruções Nome Exemplo Instrução add add $s1, $s2, $s3 sub sub $s1, $s2, $s3 lw lw $s1, 100($s2) sw sw $s1, 100($s2) beq beq $s1, $s2, 100 bne bne $s1, $s2, 100 j j 10000

18 Convertendo assembly para binário Exemplo: add $t0, $s1, $s2 6 bits 5 bits 5 bits 5 bits 5 bits 6 bits op rs rt rd shamt funct op = 0 funct = 32 RS = $s1 = 17 RT = $s2 = 18 RD = $t0 = 8 SHAMT = sem uso = op rs rt rd shamt funct