mips_8

[tonybest]

Σ' αυτή την άσκηση θα μελετήσετε τον τρόπο που το format και το opcode στον MIPS καθορίζονται από τα πεδία op και funct με μια κωδικοποίηση μεταβλητού μεγέθους. Γιά να μην παιδευόμαστε όμως με μεγάλο πλήθος εντολών, θα χρησιμοποιήσουμε ένα δικό μας, φανταστικό format εντολών, ενός φανταστικού υπολογιστή, του MIPS_8. Ολες οι εντολές του MIPS_8 έχουν μέγεθος 8 bits. Ο MIPS_8 έχει μόνο 8 καταχωρητές, τους $0, $1, ..., $7, και οι σταθερές του ποσότητες (immediates) μπορούν να είναι μόνο οι 32 μη-αρνητικοί ακέραιοι 0, 1, 2, ..., 31. Οι εντολές του MIPS_8 έχουν μόνον έναν τελεστέο --είτε καταχωρητή είτε σταθερή ποσότητα immediate-- και έχουν μόνο δύο format, τα εξής:

 

R-format:

• op (3 MS bits): πρώτο μέρος του opcode,
• R (3 επόμενα bits): ο καταχωρητής - τελεστέος,
• funct (2 LS bits): δεύτερο μέρος του opcode.

I-format:

• op (3 MS bits): ο (μοναδικός) opcode,
• Imm (5 LS bits): η σταθερά - τελεστέος.

4(a): Εστω ότι "ξοδεύουμε" και τους οκτώ (8) διαθέσιμους συνδυασμούς του πεδίου op γιά 8 εντολές I-format, τις εντολές ki, li, mi, ni, pi, qi, ri, si. Σ' αυτή την περίπτωση, μπορούμε να έχουμε καμία εντολή R-format; Γιατί όχι; Έστω πως επιμέναμε να έχουμε την εντολή R-format "LL" με op=001 και funct=10. Τότε, η εντολή "LL $5" με ποιάν άλλη εντολή I-format (και με τι τελεστέο) θα ήταν ίδια κι απαράλλακτη, με συνέπεια να μη μπορούμε να τις έχουμε και τις δύο στον MIPS_8; Αποδείξτε εν συντομία αλλά με "μαθηματική" ακρίβεια και σαφήνεια ότι το ίδιο θα ίσχυε γιά οιαδήποτε άλλη δυνατή εντολή R-format.

 

4(: Εστω τώρα ότι "ξοδεύουμε" μόνο τους 7 από τους 8 διαθέσιμους συνδυασμούς του πεδίου op --τους 000, 001, 010, 011, 100, 101, και 110-- γιά 7 εντολές I-format --τις ki, li, mi, ni, pi, qi, ri. Σ' αυτή την περίπτωση, πόσες εντολές R-format μπορούμε να έχουμε; Τι κώδικες op και funct θα έχει καθεμιά τους; Γιατί δεν μπορούμε να έχουμε περισσότερες από τόσες εντολές R-format;

 

4©: Γιά την περίπτωση 4(, σχεδιάστε ένα συνδυαστικό κύκλωμα, χρησιμοποιώντας πύλες AND, OR, NOT (μόνο τέτοιες, και όχι έτοιμους αποκωδικοποιητές), που να δέχεται σαν είσοδο μιαν εντολή (8 bits) και να παράγει σαν εξόδους:

 

ένα σήμα I που ανάβει όταν και μόνον όταν η εντολή είναι I-format, ένα σήμα R που ανάβει όταν και μόνον όταν η εντολή είναι R-format, 7 σήματα, ένα γιά καθε εντολή I-format, που να ανάβει όταν και μόνον όταν βλέπει τη συγκεκριμένη εντολή, και ένα σήμα γιά καθε εντολή R-format, που να ανάβει όταν και μόνον όταν βλέπει τη συγκεκριμένη εντολή.

4(d): Ανάλογη ερώτηση με την 4(, αλλά έστω ότι τώρα έχουμε μόνο 6 εντολές I-format. Πόσες εντολές R-format μπορούμε να έχουμε; Γράψτε τα opcodes όλων των εντολών, και των δύο format. Προσπαθήστε να επιλέξτε τα opcodes έτσι ώστε να απλοποιείται η αποκωδικοποίηση των σημάτων I και R (κατ' αναλογία προς την ερώτηση 4©).

 

Έχει να προτείνει κανείς τίποτα;

[virxen75]

μήπως να διάβαζες τη θεωρία του μαθήματος?