MIPS-Architektur
lb, lbu Laden eines Bytes
sb Speichern eines Bytes
lh, lhu Laden eine Halbwortes
sh Speichern eines Halbwortes
lw Laden eines Wortes
sw Speicher eines Wortes
ld* Laden eines Doppelwortes
sd* Speichern eines Doppelwortes
la* Laden einer Addresse
li* Laden eines immidiate Wertes
l.s*, l.d* Laden eines Gleitkommaregisters
s.s*, s.d* Speichern eines Gleitkommaregisters
move* Transfer zwischen Universalregistern
mov.s* Transfer zwischen Gleitkommaregistern
mov.d*
mfhi Transfer zwischen Universalregister und den Regiestern Hi und Lo
mflo
mthi
mtlo
mfc1 Transfer zwischen Universalregistern und Gleitkommaregistern
mtc1
addi Addition
addi
addu
addiu
sub Subtration
sub
mult Multiplikation
multu
div Division
divu
abs* Absoluter Wert
neg* Negation
rem* Modulo
not* Logisches NOT
and Logisches UND
andi
or Logisches OR
ori
xor Logisches XOR
xori
nor Logisches NOR
sll Logisches Linksschieben
sllv
srl Logischse Rechtsschieben
srlv
sra Arithmetische Rechtsverschiebung
srav
rol* Rotation links
ror* Rotation rechts
slt Vergleich kleiner
slti
sltu
stliu
seq* Vergleich gleich
sne* Vergleich ungleich
sgt* Vergleich groesser
sgtu*
sge* Vergleich groeser gleich
sgeu*
sle* Vergleich kleiner gleich
sleu*
j, unbedingter Sprung
b*
jr
jal* Jump mit Speicherung PC+4
jalr Jump Regeister
beq Verzweigung falls gleich
bne Verzweigung falls ungleich
beqz* Verzweigung falls gleich
bnez* Verzweigung falls gleich
bgt* Verzweigung falls groesser
bge* Verzweigung falls groesser gleich
bgtz Verzweigung fals groesser
bgez Verzweigung falls groesser gleich
blt* Verzweigung falls kleiner
ble* Verzweigung falls kleiner gleich
bltz Verzweigung falls kleiner
blez Verzweigung falls kleiner gleich
nop Nulloperation, leere Anweisung
bge*
Befehlssatz = Instruction Set
Befehlsarten:
1. Datenbewegungsbefehle (Data Movement)
2. Arithmetisch-Logische Befehle (Integer Arithmeic and Logical)
3. Schiebe- und Rotationsbefehle (Shift, Rotate)
4. Multimediabefehle
5. Gleitkommabefehle (Floating-Point Instructions)
6. Programmsteuerbefehle (Control Transfer Instructions)
7. Systemsteuerbefehle (System Control Instructions)
8. Synchronisationsbefehle
Gleitkommabefehle (Floating-Point Instructions)
1. Bitfeldorientierte Multimediabefehle
2. Graphikorientierte Multimediabefehle
Datenbewegungsbefehle, auch: push, pop
Saturationsarithmetik: Zahlenüberschreitungen werden auf die höchstwertigste bzw. niederwertigste Zahl abgebildet
Befehlsformate:
Opcode
Dreiaddressformat
Zweiaddressformat
Einaddressformat
Nulladdressformat
Lade/- und Speicherarchitektur (Load/Store Architecture)
Register-Speicher-Architektur
Speicher-Speicher-Architektur
Akkumalatoren-Architekturen
Stack- und Kellerarchitektur
Stackarchiktur: 8087, Intel
ATAM862 Atmel
Addressierungsarten:
Register und Unmittelbare Addressierungsarten
Klasse des Einstufigen Addressierung
Klasse der zweistufigen Addressierung
Datenaddressierung
Registeraddressierung
Unmittelbare Addressierung
Direkte oder absolute Addressierung
Registerindirekte ADdressierung
Registeraddressiernug mit Autoinkrement/Dekrement
Präinkrement, Postinkrement
Prädekrement, Postdekrement
Registerindirekte Addressierung mit Verschiebung (Displacement)
Indizierte Addressierung
Indizierte Addressierung mit Verschiebung
Befehlsaddressierung
Befehlsrelativer Modus
Befehlszählerindirekt
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
- Big-Endian-Format
- Little-Endian-Format
- Datenformate
1. Einzelbit
2. Ganzzahl (Integer)
3. Gleitkomma
4. Multimedia
Ganzzahldatenformate:
- signed
- unsigned
- packed
- unpacked
- BCD-Zahlen (Binary Coded Decimals)
- ASCII
Bate
Halbwort
Wort
Doppelwort
Gleitkommadatenformate (IEEE-754-Standard)
Einfache Genauigkeit: 32 Bit
Doppelte Genauigkeit: 64 Bit
Erweiterte Genauigkeit: 80 Bit
f = (-1)^s * 1.m*2^(e-b)
biased - verschoben
b bias
m Mantissenanteil
b = 2^{ne-1}-1
p = 23, einfache
p = 52, doppelte
p = 63, erweiterte
Multimediaformate: 64 Bit breite Wörter
Bitfeldorientierte
Graphikorientierte
Befehlssatz
Datenbwegungsbefehle (Data Movement)
Arithmetisch-Logische-Befehle
Schiebe- und Rotationsbefehle
Multmediabefehle
Gleitkommabefehle
Programmsteuerbefehle
Systemsteuerbefehle
Synchronisationsbefehle
SWAP, TAS
Befehlsformate (instruction format)
Dreiaddressformat (3-Address Instruction Format), zwei Quelloperanden, ein Zieloperand
Zweiaddressformat
Einaddressformat
Nulladdressformat
Lade-/Speicherarchitektur (Load/Store Architecture)
Register-Register-Architektur
Register-Speicher-Architektur
Speicher-Speicher-Architektur
Akkumalatorarchitektur
Stack- oder Kellerarchitektur
Addressierungsart
Effektive Addresse
Effektive Addresse
Virtuelle Addresse
Physikalische Addresse
Datenaddressierungsarten
Registeraddressierung
Unmittelbare Addressierung
Direkte oder absolute Addressierung
Registerindirekte Addressierung
Registerindirekte Addressierung mit Autoinkrement/Autodekrement
Präinkrement, Postinkrement, Prädekrement, Postdekrement
Registerindirekte Addressierung mit Verschiebung (Displacement)
Indizierte Addressierung
Indizierte Addressierung mit Verschiebung
Befehlsaddressierungsarten
Befehlsrelativer Modus
Befehlsindirekter Modus
MIS Register
$0 bis $31
$0 $zero 0 (read-only)
$1 $at reserviert für den Assembler
$2 - $3 $v0 - $v1 Rückgabewert von Funktionsaufrufen
$4 - $7 $a0 - $a3 Argumente für den Funktionsauf
$8 - $15 $t0 - $t7 Temporäre Variablen
$16 - $23 $s0 - $s7 Gesicherte Variablen
$24 - $25 $t8 - $t9 Temporäre Variablen
$26 - $27 $k0 - $k1 Reserviert für das Betriebssystem
$28 $gp Data Segment Pointer
$29 $sp Stack Pointer
$30 $fp Frame Pointer
$31 $ra Return Address
Einzyklus-Mikroarchitekur
Zustandselemente
Zustandselemente:
- PC
- Befehlsspeicher
- Registersatz
- Datenspeicher
Befehlszählerregister
Befehlsspeicher
Datenpfad
Befehlsholephase (Instruction Fetch - IF)
Zustandselmente
1. Befehlszähler
2. Befehlsspeicher
3. Registersatz
4. Datenspeicher
Datenpfade für die Daten (Nicht Befehle):
Also:
- Lesedaten brauchen keinen Eingabeport - warum auch? Aus ihnen wird gelesen
Stattdessen 5-Bit-Addresse (32-Bit-Register)
- Dann haben wir 3-Address-Befehle - also 2 Lesedaten
- Eine Schreibedaten: 32 Bit
- Ein Schreiberegister (Welches - 5 Bit)
- Einen CLK
- Ein WE (Write Enable)
Das ist oder war schon der Registersatz
Danach kommt die ALU und jetzt nicht direkt verbunden mit Registersatz, sondern mit Datenspeicher
Der Befehlsdekodierer bzw. die Steuereinheit hat Steuerleitung zu
- RegWrite - Registersatz - WE
- MemWrite für Datenspeicher
- Keine Daten zu Lese-Daten und Lese-Register, diese sind immer frei
=> Das müssen wir uns so vorstellen, wie mit unseren Multiplexern im Operationswerk
Zunächst mal das Wichtigste:
- Registersatz
- Datenspeicher
- ALU
- Steuereinheit
Der Datenspeicher ist wiederum mit dem Registersatz verbunden
Registersatz -> (Lese-Daten 1, Lese-Daten 2) -> ALU -> Datenspeicher
Multiplexer sind:
1. Vor ALU (Lese Daten 2)/Für Befehle, zum Berechnen der Adresse
2. Nach Datenspeicher: Entweder Datenspeicher oder ALU
Weil: Registersatz -> Datespeicher
Von Datenspeicher oder ALU kann das Ergebnis nach Regsistersatz
Registersatz -> (Lese-Daten 1, Lese-Daten 2) -> ALU/Datenspeicher -> Registersatz
Alles, was mit Befehlen im Operationswerk zu tun hat
1. Befehlszähler
2. Befehlsspeicher
3. Vorzeichenerweiterung
4. 2x Addierer
Register-Satz - Lese-Daten 1 -> ALU -> Datenspeicher -> MUX
Register-Satz - Lese-Daten 1 -> ALU -> MUX
Register-Satz - Lese-Daten 1 -> ALU -> Datenspeicher -> MUX -> Registersatz - Schreibedaten
Register-Satz - Lese-Daten 1 -> ALU -> MUX -> Registersatz - Schreibedaten
Register-Satz - Lese-Daten 2 -> MUX -> ALU -> MUX
Register-Satz - Lese-Daten 2 -> MUX -> ALU -> Datenspeicher -> MUX
Normaler Befehlspfad ohne Verzweifung
Befehlszähler -> Befehlsspeicher
Befehlszähler -> Addierer +4 MUX -> Befehlszähler.
