Lệnh slt trong kiến trúc máy tính là gì
|
(1) May cause overflow exception Những lệnh có phần ghi chú (1) sẽ một thông báo lỗi, hay còn gọi là gây ra một ngoại lệ (exception) khi phép toán bị tràn (overflow) Tên lệnh (đầy đủ) Tên lệnh Lệnh thuộc nhóm gì (R, I hay J) Lệnh thực hiện chức năng gì Chức năng của từng lệnh được diễn tả theo kiểu viết của Verilog. Verilog là ngôn ngữ lập trình dùng để mô tả thiết kế phần cứng (sinh viên năm 1, 2, 3 chưa học). Một số ghi chú cho lệnh tương ứng, được làm rõ ở cuối bảng opcode và funct cho từng lệnh tương ứng. Ví dụ: lệnh add có số ở cột này là 0/20hex, tức opcode của add là 0; trường funct trong R- format của add là 20 hex Lưu hành nội bộ Một số ghi chú: Ký hiệu số: Ký hiệu 0x đầu được dùng để chỉ hệ 16 Ví dụ: 0xffff = ffffhex = ffff(16) Số ghi bình thường sẽ được hiểu là đang trong hệ 10 Thanh ghi: Bộ xử lý chứa 32 thanh ghi để hoạt động, mỗi thanh ghi 32 bits. Mỗi thanh ghi sẽ có tên gợi nhớ và số thứ tự tương ứng của nó. Bảng 2 mô tả số thứ tự và tên gợi nhớ của từng thanh ghi Như vậy, khi làm việc với thanh ghi có 2 vấn đề cần quan tâm: giá trị và địa chỉ Giá trị là giá trị đang được chứa trong thanh ghi Địa chỉ là chỉ số của thanh ghi trong tập 32 thanh ghi. Ví dụ: Nếu nói thanh ghi $t3 có giá trị là 5, hoặc thanh ghi $t3 bằng 5, tức giá trị đang chứa trong $t3 là 5 và chỉ số/địa chỉ của $t3 là 11 Bảng 2. Mô tả các thanh ghi (trích từ bảng 1) Tên gợi nhớ của các thanh ghi Chỉ số tương ứng của các thanh ghi Mục đích sử dụng của từng thanh ghi Thanh ghi nào “Yes” là những thanh ghi cần được lưu trữ lại khi thực hiện việc gọi một hàm con Lưu hành nội bộ Bộ nhớ: Tương tự như thanh ghi, khi làm việc với bộ nhớ có 2 vấn đề cần quan tâm: giá trị và địa chỉ Giá trị là giá trị đang được chứa trong một từ nhớ (word), hoặc trong byte Địa chỉ địa chỉ được gán cho word hoặc byte đó. Ví dụ: Hình 3. Một ví dụ về hình ảnh bộ nhớ từ phần mềm mô phỏng (simulator) MARS 4. Đây là word (4 bytes) tại địa chỉ 0x10010004, và có giá trị là 0x Lưu hành nội bộ Các lệnh số học: add, addi, addiu, addu sub, subu -------- 1. Lệnh add Lệnh này thuộc dạng R-format, có opcode là 0 và trường funct giá trị là 20hex Syntax (cú pháp): (tham khảo Appendix B của sách tham khảo [1]) Ý nghĩa: R[rd] = R[rs] + R[rt] Thực hiện cộng giá trị thanh ghi rs với giá trị thanh ghi rt, tổng đưa vào thanh ghi rd Ví dụ: add $t0, $t1, $t Giả sử giá trị đang chứa trong thanh ghi $t1 là 3, giá trị đang chứa trong thanh ghi $t2 là 4 Kết quả: Sau khi lệnh add trên thực hiện, giá trị trong thanh ghi $t0 là 7 (4 + 3 = 7). 2. Lệnh addi Lệnh này thuộc dạng I-format, có opcode 8hex Syntax (cú pháp): Ý nghĩa: R[rt] = R[rs] + SignExtImm Thực hiện cộng giá trị thanh ghi rs với số tức thời, kết quả đưa vào thanh ghi rt. Lưu ý: Phạm vi cho số tức thời trong lệnh này là 16 bits. Số tức thời trước khi cộng với thanh ghi rs phải được mở rộng có dấu thành (SignExtImm) thành số 32 bits. R viết tắt của Register Ví dụ: R[rs] hiểu là giá trị của thanh ghi rs Lưu hành nội bộ Ví dụ:
Giả sử giá trị đang chứa trong thanh ghi $t1 cho cả 3 câu đều là 4 Kết quả:
Giá trị trong $t1 + SingExtImm của 3(10) = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111(2)
Giá trị trong $t1 + SingExtImm của 3(10) = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001(2)
3. Lệnh addiu và addu Addiu có cú pháp và thực hiện chức năng giống addi Addu có cú pháp và thực hiện chức năng giống add Tuy nhiên, addiu và addu không xét kết quả có bị overflow hay không, trong khi đó addi và add sẽ báo khi overflow xuất hiện Syntax (cú pháp): Lưu hành nội bộ (có ‘i’ làm việc với số tức thời) Các lệnh không có “u” theo sau: add, addi, sub có thêm ghi chú (1); Các lệnh có “u” theo sau như: addiu, addu và subu không có ghi chú (1) tức các lệnh không có “ u ” sẽ báo khi có overflow, còn các lệnh có “u” sẽ không báo khi có overflow Nhóm lệnh so sánhslt / sltu slti / sltiu ---------- 5. Lệnh slt/sltu Hai lệnh này thuộc nhóm lệnh R-format, có opcode là 0 và funct trong slt là 2ahex, trong sltu là 2bhex Syntax: Ý nghĩa: slt: R[rd] = (R[rs] < R[rt])? 1 : 0 Kiểm tra xem giá trị trong thanh ghi rs có nhỏ hơn thanh ghi rt hay không, nếu nhỏ hơn thì thanh ghi rd nhận giá trị là 1; ngược lại thanh ghi rd sẽ nhận giá trị 0 sltu: Ý nghĩa thực hiện giống như slt. Nhưng việc kiểm tra giá trị thanh ghi rs có nhỏ hơn thanh ghi rt hay không trong lệnh slt thực hiện trên số có dấu, còn trong sltu thực hiện trên số không dấu Ví dụ: Lưu hành nội bộ
Kết quả: $t0 = 1 Lệnh slt so sánh theo kiểu so sánh 2 số có dấu dạng bù 2 $t1 = 0xfffffff1 = 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0001(2) = -15(10) $t2 = 0x00000073 = 01110011(2) = 115(10) Vậy $t1 < $t2 giá trị trong thanh ghi $t0 = 1
Kết quả: $t0 = 0 Lệnh slt so sánh theo kiểu so sánh 2 số không dấu $t1 = 0xfffffff1 = 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0001(2) = 4294967281(10) $t2 = 0x00000073 = 01110011(2) = 115(10) Vậy $t1 > $t2 giá trị trong thanh ghi $t0 = 0 6. Lệnh slti/sltiu Hai lệnh này thuộc nhóm lệnh I-format. Opcode của slti là ahex, opcode của sltiu là bhex Syntax: Ý nghĩa: slti/sltiu: R[rd] = (R[rs] < SignExtImm)? 1 : 0 Lưu hành nội bộ B. Các lệnh logicLưu hành nội bộ Nhóm lệnh logic: and, andi nor or, ori sll, srl ---------- 7. Lệnh and Lệnh này thuộc dạng R-format, có opcode là 0 và trường funct là 24hex Syntax (cú pháp): Ý nghĩa: R[rd] = R[rs] & R[rt] Thực hiện and từng bit giá trị của thanh ghi rs và rt với nhau, kết quả lưu vào thanh ghi rd Ví dụ: and $t0, $t1, $t Giả sử giá trị đang chứa trong thanh ghi $t1 là 0x12345678, giá trị đang chứa trong thanh ghi $t2 là 0x0000000f thì Kết quả : sau lệnh add trên, giá trị trong thanh ghi $t0 là 0x00000008. 8. Lệnh andi Lệnh này thuộc dạng I-format, có opcode là 0xc Syntax (cú pháp): Ý nghĩa: R[rt] = R[rs] & ZeroExtImm Lưu hành nội bộ lệnh dịch phải số học, thuộc nhóm lệnh R, opcode là 0 và funct là 02hex Syntax (cú pháp): Ý nghĩa: sll: R[rd] = R[rt] << shamt Thanh ghi rt dịch trái shamt bit và kết quả lưu vào thanh ghi rd ( ‘<< ‘ là ký hiệu của phép toán dịch trái) srl: R[rd] = R[rt] >>> shamt Thanh ghi rt dịch phải shamt bit và kết quả lưu vào thanh ghi rd ( ‘>>> ‘ là ký hiệu của phép toán dịch phải) Ví dụ:
Giả sử thanh ghi $t1 đang chứa giá trị 0x Kết quả: sau lệnh trên, thanh ghi $t0 = 0x468ACF Quy trình lệnh thực hiện: lệnh trên dịch trái 5 bit thanh ghi $t $t1 = 0x12345678 = 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000(2) Dịch trái 5 bit $t1 = 0100 0110 1000 1010 1100 1111 0000 0000(2) = 0x468ACF Vậy kết quả thanh ghi $t0 = 0x468ACF
Giả sử thanh ghi $t1 đang chứa giá trị 0x Kết quả: sau lệnh trên, thanh ghi $t0 = 0x91A2B Quy trình lệnh thực hiện: lệnh trên dịch phải 5 bit thanh ghi $t $t1 = 0x12345678 = 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000(2) Dịch phải 5 bit $t1 = 0000 0000 1001 0001 1010 0010 1011 0011(2) = 0x91A2B Vậy kết quả thanh ghi $t0 = 0x91A2B Lưu hành nội bộ Tổng kết: Các lệnh trong nhóm: and, andi nor or, ori sll, srl Trong cột ghi chú ở bảng 1, chú ý chỉ có 2 lệnh andi và ori có ghi chú (3) – ghi chú ‘zeroExtImm’, tức các lệnh làm việc với số tức thời trong nhóm này khi mở rộng từ số tức thời 16 bits sang số 32 bits thì dùng zeroExtImm, không phải SignExtImm như nhóm lệnh số học. Lưu hành nội bộ Các lệnh xem xét: beq, bne j, jal, jr Ngoài ra còn các lệnh thuộc bảng “PsedoInstruction Set” blt/blte bgt/bgte Chú ý: Các lệnh assembly có thể chia vào 2 nhóm: nhóm lệnh thật và nhóm lệnh giả Nhóm lệnh thật: là các lệnh mà thực chất processor sẽ chạy đúng lệnh đó Nhóm lệnh giả: là các lệnh mà khi thực thi thật sự thì lệnh này được chuyển thành một hoặc một số lệnh thuộc nhóm lệnh thật (nhóm lệnh này được đặt ra để thuận tiện cho người lập trình) Các lệnh thuộc nhóm lệnh “PsedoInstruction Set” là những lệnh giả. -------- 11. Lệnh beq lệnh này thuộc nhóm lệnh I-format, có opcode 4hex Syntax (cú pháp): Lệnh beq có 2 cách viết cho vị trí ‘label’, ‘label’ có thể là một nhãn được viết bằng chữ, hoặc có thể là số Ví dụ 1: ‘label’ viết bằng chữ: Chạy đoạn chương trình sau: beq $t1, $t2, label_A add $s0, $t3, $t addi $s1, $t5, 3 label_A : or $t1, $t2, $t sub $t3, $t4, $t lệnh beq kiểm tra giá trị của $t1 và $t2, nếu: 2 thanh ghi này bằng nhau, thì lệnh tiếp theo Ví dụ 2 : ‘label’ viết bằng số: Chạy đoạn chương trình sau: beq $t1, $t2, 2 add $s0, $t3, $t addi $s1, $t5, 3 or $t1, $t2, $t sub $t3, $t4, $t Trong ví dụ này, số 2 thay cho label_A Lệnh beq kiểm tra giá trị của $t1 và $t2, nếu: Lưu hành nội bộ được thực hiện là lệnh “ or $t1, $t2, $t3 ”. Sau khi “or” thực hiện xong thì luồng lệnh theo sau đó sẽ được thực hiện (ví dụ lệnh sub tiếp theo sau sẽ được thực hiện) 2 thanh ghi này không bằng nhau, thì lệnh tiếp theo được thực hiện là lệnh “ add $s0, $t3, $t4 ”. Sau khi “ add ” thực hiện xong thì luồng lệnh theo sau đó sẽ được thực hiện (ví dụ chuỗi các lệnh addi , or , sub tiếp theo sau sẽ được thực hiện) 2 thanh ghi này bằng nhau, thì lệnh tiếp theo được thực hiện là lệnh cách beq 2 lệnh , tức là lệnh“ or $t1, $t2, $t3 ”. Sau khi “ or ” thực hiện xong thì luồng lệnh theo sau đó sẽ được thực hiện (ví dụ lệnh sub tiếp theo sau sẽ được thực hiện) 2 thanh ghi này không bằng nhau, thì lệnh tiếp theo được thực hiện là lệnh “ add $s0, $t3, $t4 ”. Sau khi “ add ” thực hiện xong thì luồng lệnh theo sau đó sẽ được thực hiện (ví dụ chuỗi các lệnh addi, or, sub tiếp theo sau sẽ được thực hiện) Khi lập trình, ta có thể sử dụng một trong 2 cách như 2 ví dụ trên. Nhưng thực tế lệnh mà bộ xử lý hiểu là lệnh như ví dụ 2. Khi ta lập trình theo như ví dụ 1 thì lệnh cũng sẽ được chuyển về như ví dụ 2 để gởi cho bộ xử lý. Như vậy beq chuẩn theo dạng: beq rs, rt, label/imm Số tức thời label/imm này chính là số lệnh mà lệnh beq hiện tại cách lệnh sẽ nhảy tới bao nhiêu, được lưu vào 16 bits của offset Ý nghĩa: if(R[rs] = = R[rt]) PC = PC + 4 + BranchAddr Nếu giá trị thanh ghi rs bằng rt thì chương trình nhảy tới lệnh mà cách lệnh beq đang xét là imm lệnh, tức địa chỉ con trỏ/thanh ghi PC sẽ chuyển thành PC + 4 + imm*4 (đối với trường hợp mỗi lệnh lưu trong một word 4 bytes) = PC + 4 + BranchAddr BranchAddr = imm * 4 (đối với trường hợp mỗi lệnh lưu trong một word 4 bytes) 12. Lệnh bne: Cách viết tương tự như beq, nhưng ý nghĩa trái ngược: beq: kiểm tra nếu 2 thanh ghi bằng nhau thì nhảy đến lệnh mong muốn bne: kiểm tra nếu 2 thanh ghi không bằng nhau thì nhảy đến lệnh mong muốn |
