Datapath para las instrucciones de brinco El procesador Datapath para las instrucciones de brinco

Instrucciones de brinco Dos tipos de instrucciones de brincos: Brinco condicional. beq $t0, $t1, Etiqueta ; if t0 == t1 goto Etiqueta Brinco incondicional. j Etiqueta ; goto Etiqueta Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras

Brinco condicional La instrucción de brinco condicional beq $r1, $r2, Etiqueta Compara $r1 con $r2. Si $r1 = $r2 brinca a la dirección determinada por Etiqueta. Si $r1  $r2 continúa con la siguiente instrucción. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras

Brinco condicional En MIPS, los brincos condicionales son relativos al contador del programa (PC). Ejemplo: 1000 Etiqueta: … … 1040 beq $s0, $s1, Etiqueta El brinco beq se traduce en lenguaje máquina : 000100 10000 10001 1111111111110101 beq $s0 $s1 -11 Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras

Brinco condicional Por conveniencia, el PC se incrementa en 4 antes de checar la condición. El brinco es relativo a la siguiente instrucción (PC+4). La diferencia se calcula en palabras no en bytes. En el ejemplo: 1000 Etiqueta: … … 1040 beq $s0, $s1, Etiqueta Hay 11 palabras (44 bytes) entre 1000 y 1044. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras

Brinco condicional Otra forma de ver la instrucción beq: PC += 4 offset = (Etiqueta – PC) >> 2 ; divide entre 4 if $s0 == $s1 PC += (offset << 2) ; multiplica por 4 Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras

Brincos relativos ¿Cuál es su ventaja? En MIPS solo hay 16 bits para indicar la dirección en los brincos condicionales (beq, bne). Si los brincos fueran absolutos, un programa no podría tener mas de 216 palabras. Usando brincos relativos: El programa puede tener cualquier tamaño. Los brincos están limitados a 215 palabras hacia atrás y 215 – 1 palabras hacia adelante. Usando el brinco incondicional (instrucción j), se puede ampliar ese rango. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras

Brinco condicional Hay que tomar en cuenta lo siguiente: El brinco es relativo con PC + 4. El PC ya se incrementó durante el ciclo de fetch (primera fase del datapath). El offset viene especificado en palabras no en bytes. Para convertir de palabras a bytes se multiplica por 4, o se hace un shift a la izquierda de 2 bits. Hay que evaluar la condición. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras

Brinco condicional En resumen, el datapath del brinco condicional hace 2 operaciones: Calcular la dirección destino. Si toma el brinco: PC = PC + (offset << 2). Si no toma el brinco: PC = PC + 4. Comparar el contenido de los registros. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras

Datapath para un brinco condicional Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras

Explicación Para calcular la dirección destino se usa: Unidad de extensión de signo. Unidad para el shift a la izquierda de 2 bits. Sumador. Para hacer la comparación de registros: Banco de registros para leer los dos registros. ALU para hacer la comparación. Se puede comparar si $r1 == $r2 haciendo la resta $r1 – $r2 y checando si la salida Zero se prende o no. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras

Brinco incondicional La instrucción j Etiqueta Brinca a la dirección determinada por Etiqueta. El brinco es absoluto. La dirección de Etiqueta se guarda como parte de la instrucción. La dirección se guarda en palabras no en bytes. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras

Brinco incondicional Ejemplo: 1000 Etiqueta: … 1040 j Etiqueta El brinco j se traduce en lenguaje máquina: 000010 00000000000000000011111010 j 250 Un brinco j no puede cruzar el límite de 226 (67 millones) instrucciones. En caso de ser necesario se usa un brinco jal. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras

Brinco incondicional Otra forma de ver la instrucción j: PC += 4 ; no tiene efecto PC = (offset << 2) ; multiplica por 4 La instrucción j necesita: Hacer un shift a la izquierda de 2 bits. Usa una unidad de shift. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras

Instrucciones de brinco En resumen, el datapath para las instrucciones de brinco (condicionales e incondicionales) necesita: Banco de registros. Unidad para extender el signo. Sumador. ALU para comparar. Unidad de shift. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras