컴퓨터구조 MIPS

Compiler

: Source program을 Target program으로 변경

보통 c++ java phython과 같은 high level language를 x86 MIPS ARM SPARC 와 같은 기계어로 변역함

컴파일 과정

설명은 귀찮아서 패스

 

 

Registers : 메모리부터 fetch 해온 data stored. cpu는 register하고만 연산

word : 계싼하는 data의 default size

 

빠르게 MIPS 명령어를 보자

MIPS Instruction Format

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32bit 시스템에서임

 

 

 

address = constant 상수가 들어옴

address에 memory address가 와서 번지로 이동함.

 

 

 

 

MIPS Instruction (refererence)

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중요한것만 빠르게 본다. http://www.mrc.uidaho.edu/mrc/people/jff/digital/MIPSir.html

MIPS Instruction Reference

ADD $s + $t 더해서 $d 레지스터에 넣어라

advance_pc(4) 는 pc값 4byte 증가시키란 의미로 Jump 말고 그냥 대부분 있는거임

$s에 imm(상수) 값 더해서 t에 저장

 

만약 int a = b + 4인데 add 쓰면 레지스터 하나 더써야되니까 addi 쓰면 효율적이다.

 

s와 t 비교해서 같으면 offset만큼 이동하라는 뜻이다.

<<2 가 *4랑 같으니까 offest* 4 byte만큼 이동한다.

branch : conditional Jump

jump : unconditional branch 

 

나머지 BGEZ 나 BGTZ 이렇것도 조건만 다르지 같은 의미

 

target 주소값으로 이동하는건데 & 연산으로 상위 4bit 가져와서 28bit와 합쳐서 주소만든다. 뒤에가면 배움

 

 

함수콜오면 쓰는 명령어. return address를 31번 레지스터에 저장하는거다.  돌아올때 JR에다가 31번 레지스터 넣어서 돌아옴.

 

특정 번지수로부터 data를 가져와서 t 레지스터에 넣어라. 메모리부터 data가져올 때 쓰는거.

word단위로 가져옴 

 

 

 

 

 

MIPS 변환

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일단 mips 명령어가 쓰는 레지스터들은 이렇게 각각 종류마다 역할이 정해져있다. 근데 이것대로 지키는건 아니고 바뀌긴도한다는데 암튼 이 규칙을 강하게 지키면서 예제를 풀어보자.

 

 

현재 $s에 f g h i j 차곡차곡 넣었다고 생각하면

위의 세가지 동작으로 s0에 계산한 값을 넣을 수 있다.

 

이번에도 레지스터들에 data는 이미 있는 상태임.

여기서 bne (branch not equal)

i != j 라면 L1으로 jump하라.

만약 jump하면 L1 실행된다.

addi s2 s2 -1 은

s2 = se -1 로 j --를 수행한다.

jump안하면 순차적으로 실행하는거지.

 

bne imm 주소에 L1인 라벨써도 알아서 가줌 어셈블러도 이정도는 된다 ㅇㅇ

아마 L1은 1일 것이다. (pc+4) + (L1 << 2)       PC+4는 무조건 하는거임 

 

 

그렇다면 else문 있는건 어떻게 할까?

j NEXT로 가서 else 넘어간다. 

ELSE는 offset이니까 2일텐데 jump의 NEXT는 절대 address로 이동한다. 따라서 NEXT라인의 절대주소로 치환될거임

 

 

 

condition이 여러개인 경우는 

&&과 ||일 때 달라진다.

 

switch문 같은 경우는 모든 case마다 다 bne 때린다

case마다 비교해서 다르면 다음 case로간다. 만족하면 해당 case의 body로 이동.

 

while문인 경우 if문으로 바꿔서 계산한다.

condition따라 branch사용 여기서는 i<j니까     i >=j (bge greater than or equal)으로 한다.

multiple을 add로 구현한것도 성능상 이득을 위해서임 

 

 

 

간단한 C 프로그램을 어셈블리어로 변경해보자 

한 배열의 합과 양수 합 음수 합 구하는거임

 

 

 

 

뒤에 .data로 la 와 lw 통해서 초기화 해도돼고 ori ( imm과 rs or 연산해서 rd에 넣음) 통해서 해도 된다.

blez 와 bgez를 통해서 arr[i] 음수 양수 판별 두조건 모두 만족하면 0이니까 바로 UPDATE로 보내버림.

 

이렇게 MIPS와 C의 교환이 됨.