Übung Praktische Informatik II

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Martha Schuler
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1 Übung Praktische Informatik II FSS 2009 Benjamin Guthier Lehrstuhl für Praktische Informatik IV Universität Mannheim

2 Heutige große Übung Ankündigung des Kolloquiums Sprungbefehle in Mikroinstruktionen IJVM-Instruktionen und -Programme Demo eines IJVM-Programms auf der Mikroarchitektur

3 Kolloquium Termine wie folgt: Do :00 12:30 und 13:30 15:00 Fr :00 12:30 und 13:30 19:00 Blöcke von 20 Minuten mit vier Studenten pro Block Anmeldung per an Name, Vorname, Matrikelnummer, Studiengang/Semester, eigene E- Mailadresse Anmeldung als Gruppe oder alleine Anmeldefrist 27. März. Bekanntgabe der Termine 3. April

4 Zur Erinnerung: Mikroinstruktion B Quellregister der Operation H-Register implizit ALU 2 Bit für Shifter 6 Bit für ALU-Funktion C Beliebig viele Zielregister Mem Speicheroperationen read/write/fetch

5 Zur Erinnerung: Mikroinstruktion (2) JAM Sprungbefehle Addr Adresse der nächsten Mikroinstruktion im Control Store Kompakte Darstellung durch MAL

6 Sprungbefehle Sprungziel hier immer: Speicheradresse im Control Store 9-Bit-Zahl [0..511] Adresse der nächsten Mikroinstruktion Vier Sprungbefehle Goto: unbedingter Sprung. Implizit nach jeder Mikroinstruktion JAMZ: Sprung in Abhängigkeit des Zero-Bits JAMN: Sprung in Abhängigkeit des Negative-Bits JMPC: Sprung zur Speicheradresse in MBR Setzen von JAMZ, JAMN oder JMPC verursacht Anpassung von NEXT_ADDRESS

7 Goto [NEXT_ADDRESS] Springt zur angegebenen Speicheradresse NEXT_ADDRESS ist Speicheradresse im Control Store Implizites goto in jeder Mikroinstruktion Befehle nicht sequentiell in Control Store Verkettete Liste von Befehlen

8 JAMZ-Bit Z-Bit der ALU gesetzt gdw. Ergebnis der letzten Operation Null Springe entweder zu NEXT_ADDRESS oder NEXT_ADDRESS+256, falls Z-Bit gesetzt Äquivalent: goto (NEXT_ADDRESS + (JAMZ * Z * 256)) NEXT_ADDRESS < 256 Implementiert durch: Z-Bit v NEXT_ADDRESS[8], falls JAMZ==1 Ermöglicht Realisierung von if-anweisungen und Schleifen

9 JAMZ-Bit (2) Beispiel-Mikroinstruktion NEXT_ADDRESS 0x060 (9 Bits) JAMZ 1 ALU-Operation A-B Quellregister MDR Zielregister keins Speicheroperation keine In MAL-Schreibweise Z = H MDR; if (Z) goto 0x160 else goto 0x060 Falls H==MDR, springe zu 0x160, sonst springe zu 0x

10 JAMN-Bit Springe in Abhängigkeit des N-Bits N-Bit gesetzt gdw. Ergebnis der letzten Operation negativ Alles andere äquivalent zu JAMZ

11 JMPC-Bit Gesetztes JMPC-Bit: Springe zu Adresse in MBR Genauer: Springe zu (MBR v NEXT_ADDRESS) NEXT_ADDRESS meistens Null Zur Erinnerung: MBR enthält zuletzt aus Hauptspeicher gelesenes Byte Lesen mittels PC/MBR und fetch MAL-Schreibweise: goto (MBR) JMPC erlaubt Ausführung von IJVM-Instruktionen

12 IJVM-Instruktionen Entsprechen Assembler-Befehlen Java-Anweisung compiliert zu vielen IJVM-Instruktionen IJVM-Instruktion ausgeführt durch viele Mikroinstruktionen (In Praxis: Zwischenschicht zwischen IJVM und CPU) IJVM-Instruktion ist 8-Bit-Zahl, genannt Opcode Opcode entspricht Speicheradresse in Control Store mit erster Mikroinstruktion Instruktionen mit Operanden sind mehrere Bytes lang Erstes Byte Opcode Zweites Byte Erster Operand Drittes Byte Zweiter Operand

13 IJVM-Programm Folge von IJVM-Instruktionen Zusammenhängend im Hauptspeicher (nicht Control Store!) Byte-weises Einlesen durch PC/MBR PC = PC + 1; fetch; goto(mbr) Achtung: Während Ausführung des Mikroprogramms zu Befehl k PC zeigt bereits auf Befehl k+1 MBR enthält Befehl k

14 Abarbeitung eines IJVM-Programms Startbedingung MBR enthält nächsten Opcode PC zeigt auf Speicherstelle Main1: PC = PC + 1; fetch; goto (MBR) (*) Abarbeitung von Mikroinstruktionsfolge ab Speicherstelle MBR Letzter Befehl enthält: goto Main1 Dann wieder: PC = PC + 1; fetch; goto (MBR) Springe an Stelle, die bei (*) geladen wurde und lade neu

15 Beispiel IADD IADD ist IJVM-Instruktion Nimm die beiden obersten Elemente vom Stack und addiere sie Lege Ergebnis auf Stack Implementiert in drei Mikroinstruktionen (drei Taktzyklen) MAR = SP = SP 1; rd H = TOS MDR = TOS = MDR + H; wr; goto Main1 Am Ende jeder Zeile steht implizit gehe zu nächster Zeile

16 Beispiel BIPUSH [byte] Lege übergebenes Byte auf den Stack Befehle mit Parameter MBR enthält bereits ersten Parameter Aktualisiere PC und MBR für nächsten Aufruf von Main1 SP = MAR = SP + 1 PC = PC + 1; fetch MDR = TOS = MBR; wr; goto Main

17 Beispiel ISTORE [byte] Nimm oberstes Element vom Stack und speichere in lokaler Variable Lokale Variablen Immer 32 Bit Repräsentiert durch vorzeichenlosen Byte-Offset [0..255] Entspricht Speicherposition relativ zu LV Zugriff durch Anlegen von (LV+Offset) auf MAR H = LV MAR = MBRU + H MDR = TOS; wr SP = MAR = SP 1; rd PC = PC + 1; fetch TOS = MDR; goto Main

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