El procesador. Datapath para las instrucciones de brinco

Transcripción

1 El procesador Datapath para las instrucciones de brinco

2 Instrucciones de brinco Dos tipos de instrucciones de brincos: 1. Brinco condicional. beq $t0, $t1, Etiqueta ; if t0 == t1 goto Etiqueta 2. Brinco incondicional. j Etiqueta ; goto Etiqueta Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 2

3 Brinco condicional La instrucción de brinco condicional beq $r1, $r2, Etiqueta 1. Compara $r1 con $r2. 2. Si $r1 = $r2 brinca a la dirección determinada por Etiqueta. 3. Si $r1 $r2 continúa con la siguiente instrucción. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 3

4 Brinco condicional En MIPS, los brincos condicionales son relativos al contador del programa (PC). Ejemplo: 1000 Etiqueta: 1040 beq $s0, $s1, Etiqueta El brinco beq se traduce en lenguaje máquina : beq $s0 $s1-11 Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 4

5 Brinco condicional Por conveniencia, el PC se incrementa en 4 antes de checar la condición. El brinco es relativo a la siguiente instrucción (PC+4). La diferencia se calcula en palabras no en bytes. En el ejemplo: 1000 Etiqueta: 1040 beq $s0, $s1, Etiqueta Hay 11 palabras (44 bytes) entre 1000 y Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 5

6 Brinco condicional Otra forma de ver la instrucción beq: PC += 4 if $s0 == $s1 PC = PC + offset * 4 Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 6

7 Brincos relativos Cuál es su ventaja? En MIPS solo hay 16 bits para indicar la dirección en los brincos condicionales (beq, bne). Si los brincos fueran absolutos, un programa no podría tener mas de 2 16 palabras. Usando brincos relativos: El programa puede tener cualquier tamaño. Los brincos están limitados a 2 15 palabras hacia atrás y palabras hacia adelante. Usando el brinco incondicional (instrucción j), se puede ampliar ese rango. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 7

8 Brinco condicional Hay que tomar en cuenta lo siguiente: 1. El brinco es relativo con PC + 4. El PC ya se incrementó durante el ciclo de fetch (primera fase del datapath). 2. El offset viene especificado en palabras no en bytes. Para convertir de palabras a bytes se multiplica por 4, o se hace un shift a la izquierda de 2 bits. 3. Hay que evaluar la condición. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 8

9 Brinco condicional En resumen, el datapath del brinco condicional hace 2 operaciones: 1. Calcular la dirección destino. a) Si toma el brinco: PC = PC + (offset << 2). b) Si no toma el brinco: PC = PC Comparar el contenido de los registros. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 9

10 Datapath para un brinco condicional Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 10

11 Explicación Para calcular la dirección destino se usa: Unidad de extensión de signo. Unidad para el shift a la izquierda de 2 bits. Sumador. Para hacer la comparación de registros: Banco de registros para leer los dos registros. ALU para hacer la comparación. Se puede comparar si $r1 == $r2 haciendo la resta $r1 $r2 y checando si la salida Zero se prende o no. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 11

12 La instrucción j Etiqueta Brinco incondicional Brinca a la dirección determinada por Etiqueta. El brinco es absoluto. La dirección de Etiqueta se guarda como parte de la instrucción. La dirección se guarda en palabras no en bytes. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 12

13 Ejemplo: Brinco incondicional 1000 Etiqueta: 1040 j Etiqueta El brinco j se traduce en lenguaje máquina: j 250 Un brinco j no puede cruzar el límite de 2 26 (67 millones) instrucciones. En caso de ser necesario se usa un brinco jal. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 13

14 Brinco incondicional Otra forma de ver la instrucción j: PC += 4 ; no tiene efecto PC = (offset << 2) ; multiplica por 4 La instrucción j necesita: Hacer un shift a la izquierda de 2 bits. Usa una unidad de shift. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 14

15 Instrucciones de brinco En resumen, el datapath para las instrucciones de brinco (condicionales e incondicionales) necesita: 1. Banco de registros. 2. Unidad para extender el signo. 3. Sumador. 4. ALU para comparar. 5. Unidad de shift. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 15