MIPS — архитектура и система команд

MIPS (англ. Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) — микропроцессор, разработанный компанией MIPS Computer Systems (в настоящее время MIPS Technologies) в соответствии с концепцией проектирования процессоров RISC (то есть для процессоров с сокращенным набором команд).

• Схема
• Цикл работы процессора
  • Загрузка инструкции (IF = Instruction Fetch)
  • Декодирование инструкции, выделение команды и операндов, чтение регистров (ID = Instruction Decode)
  • Фактическое выполнение инструкции (Ex = Execute)
  • Сохранение регистра в память, Загрузка регистра из памяти (MEM = Memory access)
  • Запись результата регистр (WB = Writeback)
• Микрокоманды и микропрограмма
  • Инструкция уровня языка ассемблера может быть разбита на отдельные микрокоманды. Программа интерпретирующая машинные инструкции называется микропрограммой. Микропрограмма позволяет на одном и том же наборе аппаратуры реализовать разные архитектуры.
• MIPS
  • 4GB оперативной памяти.
  • Инструкции одинаковой длины 32 бита.
  • 32 регистра общего назначения размером 32 бита.
  • Регистры PC, Hi, Lo.
• MARS

  • Получение с сайта.Download Mars

  • Установка и запуск.
  • Настройка для первой программы.

  • Редактирование, ассемблирование, трассировка первой программы.

       1 ## AddSome.asm
       2 ##
       3 ## Program to demonstrate addition
       4 
       5         ori      $8, $0, 0xAB       # put 0x000000AB into $8
       6         ori      $9, $0, 0x55       # put 0x00000055 into $9
       7         addu     $10,$9, $8         # $10 <—— sum
       8 
       9 ## End of file
    

• Типы и форматы инструкций.
  • Инструкции делятся на три типа: R, I и J. Каждая инструкция начинается с 6-битного кода. В дополнение к коду, инструкции R-типа определяют три регистра, область размера сдвига регистра, и область функции; инструкции I-типа определяют два регистра инепосредственное значение; инструкции J-типа состоят из кода операции и 26-битного адреса перехода.

• Инструкции типов I и R.

  • Схема исполнения:

• Арифметические:
  • add, addu, sub, subu, mult, div, divu
  • addi, addiu
• Логические:
  • and, or, xor, nor, slt
  • andi, ori, slti
• Сдвига:
  • sll, srl, sra
• Передачи данных:
  • mfhi, mflo