Come caricare costanti lunghe 32 bits. Caricamento di costanti. Indirizzamento nei salti. Indirizzamento nei salti

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1 Come caricare costanti lunghe 32 bits Si procede in due passi. Esempio: caricare 0xaabbccdd. Si caricano i 16 bit piu significativi lui $t0, Bit meno significativi posti a zero Si caricano i 16 bit meno significativi (ori, addi) ori $t0, $t0, xaabb 0x0000 Caricamento di costanti Load 0x in R8 (LI $8, 0x ) Zero Fill lui $8, 0x1234 ori $8, 0x Load 0x1234 in R8 (LI $8, 0x1234) Sign Estended 0x0000 0xccdd addiu $8, $zero, 0x xaabb 0xccdd Nota differenza tra ori e addi Principio di progetto 4: Load -1 in R8 (LI $8, -1) Sign Estended rendere veloce l evento piu frequente (costanti come parte dell istruzione rende la loro esecuzione piu veloce) addiu $8, $zero, -1 FFFF FFFF Indirizzamento nei salti Indirizzamento nei salti Instruzioni: bne $t4,$t5,label #Salta a Label se $t4!=$t5 L istruzione di salto condizionato (branch) ha solo 16 bits per l indirizzo di salto beq $t4,$t5,label #Salta a Label se $t4==$t5 j Label #Salta Label Formato: gli indirizzi non sono di 32 bits I op rs rt 16 bit address J op 26 bit address Indirizzamento PC-relative PC = registro + indirizzo di salto il programma puo raggiungere la dimensione di 2 32 (4Gb) si puo saltare fino ad una distanza ±2 15 word (±128Kb) (principio di localita ) Importante: l offset e relativo all indirizzo dell istruzione successiva (PC+4) l offset usa un indirizzamento relativo alle parole (deve essere moltiplicato per 4 prima di essere sommato a PC+4) 91 92

2 Modi di indirizzamento Indirizzamento Base + Offset Intervallo ± 32 Kb dalla base Indirizzamento PC-relative (branch) Indirizzamento PC-relative (jump) 95 96

3 Pseudoistruzioni Pseudo Istruzioni Sono istruzioni accettate dall assemblatore MIPS che non hanno corrispettivo nel linguaggio macchina per uno dei seguenti motivi: usano un operazione non implementata dallo hardware usano un modo di indirizzamento esteso, non implementato dallo hardware L assemblatore le espande in sequenze di poche istruzioni binarie, usando il registro $1 ($at), riservato a questo scopo aritmetiche abs, neg, negu, mul, mlo, mlou, div, divu, rem, remu logiche not rol, ror di trasferimento dati la, ld, ulh, ulhu, ulw, li sd, ush, usw move di confronto seq, sge, sgeu, sgt, sgtu, sle, sleu, sne Pseudo Istruzioni Pseudoistruzioni: esempi di controllo b, beqz, bge, bgeu, bgt, bgtu, ble, bleu, blt, bltu, bnez dei coprocessori mfc1.d floating-point li.s(.d), l.s(.d),s.s(.d) la $4, label lui $1, UpperPartLabelAddress ori $4, $1, LowerPartLabelAddress bge $8,$9,address slt at,$8,$9 beq at,$zero, address move $8,$10 addu $8, $0, $

4 Pseudoistruzioni: esempi Pseudoistruzioni:esempi abs $9,$8 addu $9,$0,$8 bgez $8,$L sub $9,$0,$8 $L:... abs $8,$8 bgez $8,$L sub $8,$0,$8 $L:... li $8,-1 lui $1,-1 ori $8,$1,-1 li $8,-16 lui $1,-1 ori $8,$1,-16 li $8,50000 ori $8,$0, div $10,$9,$8 bne $8,$0,$L break 0 $L: div $9,$8 mflo $ Pseudo-Indirizzamento Si ha quando il modo di indirizzamento usato non è direttamente fornito dal processore Anche in questo caso una singola (pseudo)istruzione viene tradotta in una sequenza di più istruzioni di macchina Esempio: J Label Istruzioni lw/sw: l hw consente solo imm(register), ma e possibile anche: (register) imm label label +/- imm label +/- imm(register) R I J Tutte le istruzioni sono lunghe 32 bits (1 word) Solo tre i formati delle istruzioni: op rs rt rd shamt funct op rs rt 16 bit address op 26 bit address MIPS operands Name Example Comments $s0-$s7, $t0-$t9, $zero,fast locations for data. In MIPS, data must be in registers to perform 32 registers $a0-$a3, $v0-$v1, $gp, arithmetic. MIPS register $zero always equals 0. Register $at is $fp, $sp, $ra, $at reserved for the assembler to handle large constants. Memory[0], Accessed only by data transfer instructions. MIPS uses byte addresses, so 2 30 memory Memory[4],..., sequential words differ by 4. Memory holds data structures, such as arrays, words Memory[ ] and spilled registers, such as those saved on procedure calls

5 MIPS assembly language Category Instruction Example Meaning Comments add add $s1, $s2, $s3 $s1 = $s2 + $s3 Three operands; data in registers Arithmetic subtract sub $s1, $s2, $s3 $s1 = $s2 - $s3 Three operands; data in registers add immediate addi $s1, $s2, 100 $s1 = $s Used to add constants load word lw $s1, 100($s2) $s1 = Memory[$s ] Word from memory to register store word sw $s1, 100($s2) Memory[$s ] = $s1 Word from register to memory Data transfer load byte lb $s1, 100($s2) $s1 = Memory[$s ] Byte from memory to register store byte sb $s1, 100($s2) Memory[$s ] = $s1 Byte from register to memory load upper immediate lui $s1, 100 $s1 = 100 * 2 16 Loads constant in upper 16 bits branch on equal beq $s1, $s2, 25 if ($s1 == $s2 ) go to PC branch on not equal bne $s1, $s2, 25 if ($s1!= $s2 ) go to PC Conditional branch set on less than slt $s1, $s2, $s3 if ($s2 < $s3 ) $s1 = 1; else $s1 = 0 set less than immediate slti $s1, $s2, 100 if ($s2 < 100 ) $s1 = 1; else $s1 = 0 Equal test; PC-relative branch Not equal test; PC-relative Compare less than; for beq, bne Compare less than constant Tutte le istruzioni modificano tutti i 32 bits del registro destinazione (incluso lui, lb, lh) e tutte leggono i 32 bits della sorgente (add, sub, and, or, ) Le istruzioni Immediate aritmetiche e logiche sono estese nel seguente modo: gli operandi logici immediati sono zero extended a 32 bits gli operandi aritmetici immediati sono sign extended a 32 bits (incluso addu) I dati caricati da lb e lh sono estesi nel seguente modo: lbu, lhu zero extended lb, lh sign extended Overflow puo verificarsi con: add, sub, addi non puo verificarsi con: addu, subu, addiu, and, or, xor, nor, shifts, mult, multu, div, divu jump j 2500 go to Jump to target address Uncondi- jump register jr $ra go to $ra For switch, procedure return tional jump jump and link jal 2500 $ra = PC + 4; go to 10000For procedure call Architecture alternative Instruction complexity is only one variable lower instruction count vs. higher CPI / lower clock rate Design Principles: simplicity favors regularity smaller is faster good design demands compromise make the common case fast Design alternative: provide more powerful operations goal is to reduce number of instructions executed danger is a slower cycle time and/or a higher CPI Sometimes referred to as RISC vs. CISC virtually all new instruction sets since 1982 have been RISC VAX: minimize code size, make assembly language easy instructions from 1 to 54 bytes long! We ll look at PowerPC and 80x

6 PowerPC Indexed addressing example: lw $t1,$a0+$s3 #$t1=memory[$a0+$s3] What do we have to do in MIPS? Update addressing update a register as part of load (for marching through arrays) example: lwu $t0,4($s3) #$t0=memory[$s3+4];$s3=$s3+4 What do we have to do in MIPS? Others: load multiple/store multiple a special counter register bc Loop decrement counter, if not 0 goto loop 80x : The Intel 8086 is announced (16 bit architecture) 1980: The 8087 floating point coprocessor is added 1982: The increases address space to 24 bits, +instructions 1985: The extends to 32 bits, new addressing modes : The 80486, Pentium, Pentium Pro add a few instructions (mostly designed for higher performance) 1997: MMX is added This history illustrates the impact of the golden handcuffs of compatibility adding new features as someone might add clothing to a packed bag an architecture that is difficult to explain and impossible to love A dominant architecture: 80x86 Registri See your textbook for a more detailed description Complexity: Instructions from 1 to 17 bytes long one operand must act as both a source and destination one operand can come from memory complex addressing modes e.g., base or scaled index with 8 or 32 bit displacement Saving grace: the most frequently used instructions are not too difficult to build compilers avoid the portions of the architecture that are slow what the 80x86 lacks in style is made up in quantity, making it beautiful from the right perspective

7 Istruzioni 80x86 Formati istruzioni 80x

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