Besprechung des 3. Übungsblattes MIMA-Interpreter MIMA-Aufgabe: Primzahltest Weitere MIMA-Aufgaben online

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1 Themen heute Besprechung des 3. Übungsblattes MIMA-Interpreter MIMA-Aufgabe: Primzahltest Weitere MIMA-Aufgaben online

2 Besprechung des 3. Übungsblattes Aufgabe 3 Speicherplätze für Mikrocode-Anweisungen dürfen nur einmal belegt werden, insbesondere kann natürlich keine Ausführungsphase bei 0x00 anfangen, dort beginnt ja schon die Holphase! Das Ergebnis von ALU-Operationen steht erst im nächsten Takt zur Verfügung, eine RTL-Anweisung ALU auf AND; Z Akku ist daher nicht möglich und muss zu ALU auf AND + Z Akku gesplittet werden Gleichwohl darf man jedoch ALU-Operationen im selben Takt erteilen, in dem man noch das (zweite) ALU-Operand- Register X bzw. Y beschreibt

3 Besprechung des 3. Übungsblattes (2) Aufgabe 4 Grundsätzliches Vorgehen: Subtrahenden laden und Zweierkomplement bilden (d.h. negieren und dann Eins addieren), danach normale ALU-Addition mit Minuend durchführen In Programme am Ende HALT aufrufen, um die CPU in definiertem Zustand anzuhalten (was passiert sonst?) Speicherplätze für Variablen und Konstanten mit DS ( define storage ) definieren, bei DS können alle 24 Bit des Wortes für einen Startwert ausgenutzt werden (DS ist kein Opcode!) Die Verwendung von Labels sowohl für Datenspeicherplätze als auch für Sprungziele erhöht die Lesbarkeit des Assemblercodes umgemein

4 Besprechung des 3. Übungsblattes (3) Aufgabe 4 Verschiedene Lösungsmöglichkeiten: Konstante 1 mit LDC erzeugen (Vorteil/Nachteil?) oder im Datensegment als Konstante ablegen (Vorteil/Nachteil?) Verschiedene Reihenfolgen der arithmetischen Operationen denkbar Grundsätzlich sind bei Assembler-Aufgaben immer viele verschiedene Lösungsmöglichkeiten möglich, akzeptiert wird jede Lösung, die den Spezifikationen der Aufgabenstellung entspricht, und nicht exorbitant ineffizient arbeitet Ab jetzt gilt die einheitliche Spezifikation für die Schreibweise von MIMA-Assemblercode, wie sie auf dem 4. Übungsblatt steht

5 MIMA-Interpreter Es existiert ein MIMA-Interpreter unter MIMA_Interpreter.zip (in C geschrieben, ohne weitere Abhängigkeiten direkt compilierbar) Kurze Demonstration des Interpreters Zum Selbstschreiben von.mic-dateien empfiehlt sich ein Hexeditor, den Aufbau der Datei entnimmt man dem einleitenden Kommentar in der Quellcodedatei Außerdem gibt es ein Java-Applet unter mit welchem man interaktiv durch den Mikrocodeablauf der fünf MIMA-Befehle ADD, LDC, LDV, NOT und STV visualisieren lassen kann

6 MIMA-Aufgabe: Merkblatt-Folie Quelle & : ITEC Vorlesung TI2

7 MIMA-Aufgabe: Primzahltest Aufgabenstellung: Zu prüfende Zahl ist gegeben in 0x00000 Ist die zu prüfende Zahl prim, bleibt sie unverändert im Speicher stehen Ist sie nicht prim, muss sie im Speicher durch einen ihrer Teiler (nicht 1 oder sie selbst) ersetzt werden Das Programm soll bei Adresse 0x00100 beginnen

8 MIMA-Aufgabe: Primzahltest (2) Wir definieren uns zuerst die Variablen und Konstanten, die wir benötigen (Bedeutung und Verwendung wird im einzelnen später klar werden) 0x00000 ZAHL: 0x00001 ZAHL2: DS 0 0x00002 NULL: DS 0 0x00003 EINS: DS 1 DS [Unsere Zahl] 0x00004 MINUS2: DS 0xFFFFFE 0x00005 FILTER: DS 0x7FFFFF 0x00006 TEST: DS 0 0x00007 TEST2: DS 0

9 MIMA-Aufgabe: Primzahltest (3) Unser erster Test besteht darin, zu prüfen, ob die Zahl gerade, also durch 2 teilbar, ist 0x00100 START: LDV ZAHL 0x x x00103 RAR JMN WEITER JMP DURCH2 0x00104 WEITER: OR EINS 0x00105 AND FILTER Wie funktioniert der Test auf Geradheit mittels Rechtsrotieren? Was steht am Ende dieses Abschnitts im Akku? Wozu dient die Bitmaske?

10 MIMA-Aufgabe: Primzahltest (4) In einer Schleife prüfen wir jetzt (für ungerade Zahlen) alle anderen potentiellen Teiler, beginnend mit unserem letzten Akku-Wert absteigend 0x00106 SCHLEIFE: ADD MINUS2 0x x x x0010A 0x0010B 0x0010C 0x0010D STV TEST JMN ENDE EQL EINS JMN ENDE JMS PZTEST LDV TEST JMP SCHLEIFE Unter welchen Bedingungen (Akku-Wert) wird ENDE angesprungen? Was bedeutet es, wenn dieser Fall eintritt?

11 MIMA-Aufgabe: Primzahltest (5) Vor der Unterroutine PZTEST schreiben wir zuerst das Ende des Programms 0x0011C DURCH2: LDC 2 0x0011D JMP STORE 0x0011E KEINEPZ: LDV TEST 0x0011F STORE: 0x00120 STV ZAHL HALT DURCH2 wird als Sprungmarke von unserem ersten Test verwendet, falls die Zahl gerade ist (der Teiler, den wir speichern, ist dann 2) KEINEPZ wird direkt aus unserem noch zu schreibenden Unterprogramm PZTEST angesprungen, wenn klar ist, dass der getestete potentielle Teiler ein tatsächlicher Teiler der Zahl ist

12 MIMA-Aufgabe: Primzahltest (6) Erster Teil der Unterroutine PZTEST 0x0010E PZTEST: DS 0 0x0010F 0x x x x00113 LDV TEST NOT ADD EINS STV TEST2 LDV ZAHL Was steht in dem Datenspeicherfeld? Was wird in diesem Abschnitt berechnet und in TEST2 gespeichert? Wie könnte der weitere Algorithmus der Teilbarkeits-Test-Funktion aussehen? MIMA kennt weder Division noch Modulo; allerdings lässt sich Modulo leicht emulieren... wie? (vgl. Wochentagsberechnung, Tutorium #4)

13 MIMA-Aufgabe: Primzahltest (7) Zweiter Teil der Unterroutine PZTEST 0x00114 SCHLEIFE2: ADD TEST2 0x x x x x x0011A 0x0011B JMN RETURN STV ZAHL2 EQL NULL JMN KEINEPZ LDV ZAHL2 JMP SCHLEIFE2 JIND PZTEST Was machen wir mit jedem Schleifendurchlauf? Was passiert, wenn wir unter 0 kommen? Was passiert, wenn wir die Null exakt treffen?

14 Weitere MIMA-Aufgaben online Diese und weitere MIMA-Aufgaben findet ihr (inkl. einer möglichen Lösung) in einem MIMA- Aufgabenblatt auf der TI-Homepage Zahlenraten: Sehr einfach zu implementiertes Zahlenrate- Spiel, MIMA-CPU muss nur beurteilen, ob Zahl gültig (d.h. positiv) und größer, kleiner oder gleich als gesuchte Zahl ist Multiplikation: Implementierung der Multiplikation mittels des Addiere und Schiebe -Algorithmus aus der Vorlesung für vorzeichenbehaftete Zahlen (vgl. Skript) Wochentagsberechnung: Kennen wir schon (Tutorium #4)