Heute nur MIPS-Praxis (4 Aufgaben)

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1 Themen heute Heute nur MIPS-Praxis (4 Aufgaben) Hinweis: Diese Aufgaben findet ihr auf den Übungsblättern zu den Tutorien (bei Aufgabe 4 wurde eine Teilaufgabe und im Tutorium #6 bereits geklärte Wissensfragen entfernt)

2 1. Aufgabe Welche Funktion hat die Unterroutine ab subroutine? subroutine berechnet den ganzzahligen Betrag des dreidimensionalen Vektors, der von $a0 referenziert wird Welche Ausgabe hat das Programm? floor(sqrt( )) = floor(sqrt(59)) = 7.data x:.word 3 Y:.word 1, 3, 7.text marke2: jr $ra addi $a0, $a0, 4 addi, $t3, $t3, 1 b marke1 # Aufruf eines Unterprogramms, welches die # Quadratwurzel einer Integerzahl in $v0 berechnet. # Das Ergebnis steht in $v0 subroutine: li $v0, 0 li $t3, 0 marke1: bge $t3, $a1, marke2 lw $t0, 0($a0) mul $t1, $t0, $t0 add $v0, $v0, $t1 main:.globl main la $a0, Y lw $a1, x jal subroutine move $a0, $v0 li $v0, 1 Syscall li $v0, 10 syscall jr $ra

3 1. Aufgabe (2) Gesucht sind die realen MIPS-Instruktionen, auf die die folgenden Pseudobefehle abgebildet werden (was machen die Befehle?) b [marke] Funktion: Unbedinger Branch zur Zielmarke Umsetzung: bgez $zero, [marke] neg $s3, $s2 Funktion: Negation von $s2 nach $s3 schreiben Umsetzung: sub $s3, $zero, $s2

4 1. Aufgabe (3) Was macht die Assemblerdirektive.align 3? Der Assemblierer richtet die darauf folgenden Daten im Speicher an einer Adresse aus, die ein Vielfaches von 8 (2 3 ) beträgt (Alignment) Warum dürfen bei Arithmetikoperationen mit doppelter Genauigkeit (welcher Datentyp also?) nur die Register mit gerader Nummer verwendet werden? Die Gleitkommaregister haben eine Breite von 32 Bit (4 Byte), ein Double-Wert jedoch 64 Bit (8 Byte). Deshalb werden zu dessen Speicherung zwei aufeinanderfolgende Gleitkommaregister verwendet.

5 1. Aufgabe (4) Gesucht: Adressen von A, B, C und D im folgenden Code.data 0x align 3 A:.byte 6, 5 B:.word 7, 4 C:.double D:.float Lösung: A: 0x B: 0x C C: 0x D: 0x

6 1. Aufgabe (5) Welche Gründe machen die Programmierung der MIPS- Architektur schwierig? Verzögertes Laden und Verzweigen (entsteht durch Nichtanhalten der Pipeline, weswegen der Folgebefehl schon ausgeführt wird) Einschränkungen im Befehlssatz und Befehlsformat Wenige Adressierungsarten Ein Assemblierer kann durch Reordering der Instruktionen (1. Punkt) und das Anbieten von Pseudobefehlen ( Punkt) diese Schwierigkeiten mindern

7 2. Aufgabe Gesucht: MIPS-Code für folgende Kontrollstruktur (Tafel) Erlaubte Instruktionen: slt und bne (was machen sie?) a sei in $t4, b in $s0, $at darf als Hilfsregister verwendet werden if (a <= b) { } marke1:

8 2. Aufgabe (2) Gesucht: MIPS-Code für folgende Kontrollstruktur (Tafel) Erlaubte Instruktionen: slt und bne (was machen sie?) a sei in $t4, b in $s0, $at darf als Hilfsregister verwendet werden if (a >= b) { } marke2:

9 2. Aufgabe (3) do { Gesucht: MIPS-Code für folgende Kontrollstruktur (Tafel) Erlaubte Instruktionen: slt und bne (was machen sie?) a sei in $t4, b in $s0, $at darf als Hilfsregister verwendet werden marke3: } while (a!= b);

10 2. Aufgabe (4) Was ist der Unterschied zwischen statischer und dynamischer Speicherverwaltung? Statisch: Speicher wird während der Assemblierung durch Assemblerdirektiven reserviert und steht danach während der kompletten Laufzeit zur Verfügung, seine Größe ist fest Dynamisch: Das Programm kann je nach Bedarf zur Laufzeit durch Syscalls so viel Speicher auf dem Heap allokieren, wie es benötigt; beim SPIM verwendet man hierzu den sbrk-syscall

11 3. Aufgabe Gesucht: MIPS-Code für folgende Kontrollstruktur (Tafel) a, b, c, d, i seien in $t0, $t1, $t2, $t3, $s0 a = b = c = 0; if (i < 5) { a = 1; b = 2; c = 3; } d = 5;

12 3. Aufgabe (2) Gesucht: MIPS-Code für folgende Kontrollstruktur (Tafel) a, b, c, d, i seien in $t0, $t1, $t2, $t3, $s0 a = b = c = 0; if (i < 5) { } a = 1; b = 2; c = 3; else { } a = 4; b = 5; c = 6; d = 5;

13 3. Aufgabe (3) Gesucht: MIPS-Code für folgende Kontrollstruktur (Tafel) a, b, c, d, i seien in $t0, $t1, $t2, $t3, $s0 int a[100];... sum = 0; for (i = 0; i < 100; i++) sum = sum + a [i];

14 3. Aufgabe (4) Gesucht: Was machen die folgenden MIPS-Befehle? addu $t3, $t2, $t1 $t3 = $t2 + $t1 Bei einem Überlauf wird kein Trap ausgelöst ( add unsigned, vgl. Tutfolien #6) andi $t3, $t2, 0x2000 $t3 = $t2 & 0x2000 (logisches UND) slt $t3, $t2, $t1 $t3 = ($t2 < $t1)? 1 : 0 lui $t3, 0x2000 Läd 0x2000 (16 Bit) in den höherwertigen Teil von $t3

15 3. Aufgabe (5) Wo wird beim Subroutinen-Aufruf (jal-befehl) die Rücksprungadresse gespeichert? Im Register $ra Bonusfrage: Was ist die Rücksprungadresse (bei SPIM) und warum? Die Rücksprungadresse zeigt auf die Instruktion zwei (!) Instruktionen hinter dem Sprungbefehl, also 8 Bytes danach Denn die Instruktion direkt nach dem Sprungbefehl wird nach Neuordnung der Instruktionen durch den Assemblierer als immer ausgeführter branch delay slot verwendet!

16 4. Aufgabe Was steht nach den folgenden MIPS-Befehlen jeweils im Zielregister (hexadezimale Schreibweise)? ori $s1, $zero, 20 0x14 sll $s2, $s1, 3 0xA0 slti $s3, $s2, 100 0x0 sub $s4, $s3, $s2 0xFFFFFF60 lui $s5, -7 0xFFF90000