lecture2. MIPS Instruction

INTRO.

 

* Instruction 명령어 

Opcode + operand specifier

 

* Instruction set 명령어 전체를 아우르는 말

* RISC

- ex. mips

* CISC

- 복잡한 일을 한 문장에 하게 되어 장문인 경우가 많음

- ex. intel

 

* 오늘날은 RISC와 CISC의 구분이 모호함

CPU는 "단순하면서도 성능이 좋게 되는 것"을 목적으로 함

 

OPERATION OF THE COMPUTER HARDWARE.

 

* add a, b, c   <==> a = b + c

* sub a, b, c    <==> a = b - c

 

 

EX) f = ( g + h ) - ( i + j )

 

 add  t0, g , h <==> t0 = g + h

 add  t1, i , j    <==> t1 = i + j

 sub  f , t0 , t1 <==> f = t0 - t1 = ( g + h )  -   ( i + j )

 

※ 매개변수의 순서는 프로세서마다 다 다름.

 예) add a , b , c 에 대해

 프로세서 1. c = a + b

 프로세서 2. a = b + c

 본 강의에서는 위와 같은 기준으로 함

 

 

 

 

 

OPERANDS OF THE COMPUTER HARDWARE.

 

*Arithmetic intruction's operands must be registers - only 32 registers provided

코드 내에 있는 많은 변수들을 컴파일러가 메모리를 적절히 활용하여 32개 내에서 처리할 수 있도록 한다.

 

*MIPS Register

- 32 registers

- variable

- $s0, $s1, $s2, ... $s7

- temporary registers

 - $t0, $t1, $t2, ... $t9

※ 변수명은 conventional 한거

 

EX) f = ( g + h ) - ( i + j ) ;

 

int f, g, h, i, j;

f , g , h , i , j ---mapping---> $s0, $s1, $s2, $s3, $s4

 

ans)

※c코드의 변수가 mips variable로 치환

add  $t0,  $s1,  $s2

add  $t1,  $s3,  $s4

sub  $s0,  $t0,  $t1\

 

 

 

 

 

 

MEMORY OPERANDS.

* Arrays and structures

* Data transfer instructions

load : lw(load word) in MIPS

store : sw(store word) in MIPS

 

EX) g = h + A[8]

base address of A -> $s3

int g, h, A[100];

 

ans)

lw $t0, 32($s3) // $t0 gets A[8]

add $s1, $s2, $t0 // g = h + A[8]

 

32($s3) ==> (offset)((base)) ~ offset은 4의 배수여야함.

32($s3)은 *(a+32)가 아니라 *((char*)a+32)이므로 A[8]이라 할 수 있다.

 

 

 

 

 

 

HARDWARE/SOFTWARE INTERFACE.

 

* Byte addressing - 보통 바이트 단위로 addressing

* Alignment restriction (aka memory alignment) - 워드 단위로 align ~ process의 접근을 용이하게 하기 위함

ex.

struct{ char a, int b, char c, char d} ~~~  10바이트 ~ 12바이트

struct { char a, char b, char c, int d} ~~~ 8바이트

 

* Endianness

- Little endian

using address of the rightmost ~

ex. intel IA-32, DEC PDP 11...

- Big endian

using address of the leftmost ~

ex. MIPS, IBM ...

 

EX)

* Endianness and store

 

 

 

* Endianness and load

 

 EX) A[12] = h + A[8];

- base address of A -> $s3

- h -> $s2

 

ans)

lw    $t0,  32($s3)   // Temporary reg. $t0 gets A[8]

add  $t0,  $s2, $t0  // Temporary reg. $t0 gets h+A[8]

sw    $t0,  48($s3)  // Stores h+A[8] back into A[12]

 

 

 

 

 

 

CONSTANT OR IMMEDIATE OPERANDS.

 

* Constant operands

* Adding 4 to $s3 without constant operand

 

"a = b + 3"

 

lw $t0, AddrConstatnt3($s1) // $t0 = constatn 3

add $s3, $s3, $t0                  // $s3 = $s3 + t0

 

* Faster version (개선)

 

"a = b + 3"

addi( add immediate ) instruction

 

addi $s3, $s3, 4                     // $s3 = $s3 + 4