Arquitetura do conjunto de
instruções
O
processador hipotético apresentado em sala de aula possui as seguintes
características:
- palavra
de 32 bits
- 8 registradores de 32 bits com
os respectivos identificadores: 0,1,2,3,4,5,6,7, sendo que o registrador 0
armazena o valor constante 0
- capacidade máxima de endereçamento de
65536 palavras de memória
- instruções
de 32 bits
O conjunto
de instruções desta máquina é composto de 8
instruções:
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Instrução em Linguagem de Montagem
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Ação
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add regA regB
destreg
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soma o
conteúdo do registrador regA com o conteúdo de regB e armazena resultado no registrador destreg
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addi regA
regB imediato
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soma o
conteúdo do registrador regA com o valor imediato e
armazena resultado no registrador regB
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lw regA
regB deslocamento
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carrega
no registrador regB o conteúdo da palavra da
memória cujo endereço é a soma do conteúdo do registrador regA
com o valor deslocamento
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sw regA
regB deslocamento
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armazena
o conteúdo do registrador regB na palavra da
memória cujo endereço é a soma do conteúdo do registrador regA
com o valor deslocamento
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beq regA
regB deslocamento
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caso os
conteúdos dos registradores regA e regB sejam iguais, vai para o endereço PC+1+deslocamento,
onde PC é o endereço da instrução beq
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halt
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incrementa o valor de PC e para execução do programa
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noop
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incrementa o valor de PC e vai para próxima instrução
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Linguagem de máquina - Representando instruções em binário
Cada
registrador possui um conjunto de bits associado:
- 0=000
- 1=001
- 2=010
- 3=011
- 4=100
- 5=101
- 6=110
- 7=111
add regA regB destreg
31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
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31-25 = 0
24-22=código de operação
21-19=regA
18-16=regB
15-3=0
2-0=destreg
add 1 2 5
31-25 = 0
24-22=código de operação=000
21-19=regA=1=001
18-16=regB=2=010
15-3=0
2-0=destreg=5=101
31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
------------------------------------------------------------------------------------------------
| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 1| 0| 1| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 1| 0| 1|
------------------------------------------------------------------------------------------------
lw regA regB deslocamento
31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
------------------------------------------------------------------------------------------------
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
------------------------------------------------------------------------------------------------
31-25 = 0
24-22=código de operação=010
21-19=regA
18-16=regB
15-0=deslocamento expresso em C2 (16 bits: -32768 a +32767)
Programa em C:
A[300]=h+A[300]
Programa em linguagem de montagem:
Supondo h alocada no registrador 2 e endereço base de A no registrador 6:
lw 6 5 300
add 5 2 5
sw 6 5 300
lw 6 5 300
31-25 = 0
24-22=código de operação=010
21-19=regA=6=110
18-16=regB=5=101
15-0=0000000100101100
31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
------------------------------------------------------------------------------------------------
| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 1| 0| 1| 1| 0| 1| 0| 1| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 1| 0| 0| 1| 0| 1| 1| 0| 0|
------------------------------------------------------------------------------------------------
add 5 2 5
31-25 = 0
24-22=código de operação=000
21-19=regA=5=101
18-16=regB=2=010
15-3=0
2-0=destreg=5=101
31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
------------------------------------------------------------------------------------------------
| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 1| 0| 1| 0| 1| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 1| 0| 1|
------------------------------------------------------------------------------------------------
sw 6 5 300
31-25 = 0
24-22=código de operação=011
21-19=regA=6=110
18-16=regB=5=101
15-0=0000000100101100
31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
------------------------------------------------------------------------------------------------
| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 1| 1| 1| 1| 0| 1| 0| 1| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 0| 1| 0| 0| 1| 0| 1| 1| 0| 0|
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Instruções de desvio
Programa em C:
if (x!=y)
f=g+x;
else
f=g+y;
Instrução
de linguagem de montagem: beq regA regB L1
Caso conteúdo de regA igual ao conteúdo de regB vai para instrução no endereço L1, caso contrário
executa a próxima instrução.
Supondo x alocada no registrador 1, y em 2, f em 3 e g em 4, teremos o
seguinte código:
beq 1 2 ELSE
add 4 1 3
beq 1 1 EXIT
ELSE add 4 2 3
EXIT
Formato das
instruções:
beq regA regB label
31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
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31-25 = 0
24-22=código de operação=100
21-19=regA
18-16=regB
15-0=deslocamento expresso em C2 (16 bits: -32768 a +32767)-vai para PC+1+deslocamento