Περίληψη

Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

ΗΜΥ 213 - Εργαστήριο Οργάνωσης Υπολογιστών και Μικροεπεξεργαστών

11

Μικροεπεξεργαστές MIPS-32 και Προσομοιωτές SPIM και XSPIM (σε περιβάλλον Linux)

(Εργαστήριο 1)



22

Περίληψη

Αρχιτεκτονική Μικροεπεξεργαστών MIPS-32

Προσομοιωτές SPIM και ΧSPIM (Simulators)

Αssembly Language και Γλώσσα Μηχανής

Βασικές εντολές σε περιβάλλον Linux



33

Αρχιτεκτονική Μικροεπεξεργαστή (MIPS-32)

Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας

Καταχωρητές

Αριθμητική (Λογική) Μονάδα

Ειδικά Κυκλώματα

Βοηθητική Μονάδα Επεξεργασίας

Καταχωρητές ειδικής χρήσης

Μνήμη



44

Χάρτης Μνήμης (MIPS-32)

Στοίβα Δηλώσεις Εντολές

προγράμματος* Κάθε θέση

μνήμης κρατά 8 bits, ενώ κάθε καταχωρητής 32 bits (4 Bytes)



55

Προγραμματισμός Μικροεπεξεργαστή

Οι μικροεπεξεργαστές συνοδεύονται από ένα σύνολο εντολών το οποίο υποστηρίζουν.

Συνήθως υπάρχουν μικροδιαφορές στην σύνταξή μιας εντολής μεταξύ κατασκευαστών αλλά και οικογενειών μικροεπεξεργαστών.

Η πιο πάνω γλώσσα είναι γνωστή ως “Assembly” και στόχο έχει να διευκολύνει τον προγραμματιστή o οποίος δεν χρειάζεται να προγραμματίζει σε γλώσσα μηχανής (machine code) η οποία είναι δυσνόητη. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση ενός εργαλείου «assembler» το οποίο μεταφράζει στην ουσία τις εντολές μας σε κώδικα μηχανής (αποτελούμενο από 0 και 1).



66

Δομή Αρχείου προσομοίωσης

# Στοιχεία προγραμματιστή/κώδικα.data

Δηλώσεις (.asciiz, .byte, .word)

.textmain: Αρχικοποιήσεις

Εντολές Προγράμματος

# Καινή γραμμή για να τρέξει ο κώδικας



77

Κλήσεις Συστήματος (System Calls)

li $v0, 4 # syscall code for printing a string

la $a0, str # address of string to print

li $v0, 1 # syscall code for printing an integer

la $a0, 5 # integer (5) to print

li $v0, 10 # syscall code to exit programme

syscall # completes system call



8

Δημιουργία νέων φακέλων και αρχείων στο Linux

1. Ανοίξτε ένα παράθυρο Terminal και μπείτε στον επιθυμητό φάκελο εργασίας

2. Πληκτρολογήστε mkdir foldername για δημιουργία νέου φακέλου, cd foldername για αλλαγή του φακέλου εργασίας και στην συνέχεια cat > filename.s για να δημιουργήσετε το αρχείο σας.

3. Ανοίξτε τώρα το νέο σας αρχείο με emacs text editor και γράψτε το πρόγραμμα σας!



99

Δημιουργία αρχείου “prosthesi.s” (Πρόσθεση 2 αριθμών και εκτύπωση

αποτελέσματος)

# your name

.dataout_string: .asciiz “The result is:\n”

.textmain:

li $t1, 10 # load t1 with 10li $t2, 5 # load t2 with 5add $t3, $t1, $t2 # add t1 and t2 -

>t3



10

Δημιουργία αρχείου “prosthesi.s” (Πρόσθεση 2 αριθμών και εκτύπωση

αποτελέσματος)

li $v0, 4la $a0, out_stringsyscall # syscall to print stringli $v0, 1 move $a0, $t3syscall # syscall to print an integerli $v0, 10 syscall # syscall to exit programme# press enter to keep SPIM HAPPY!



1111

Εξοικείωση με το SPIM (for Linux)

1. Log-in σε λειτουργικό Linux2. Ανοίξτε ένα παράθυρο εργασίας

Terminal3. Mε την εντολή CD (change

directory) βρέστε τoν φάκελο εργασίας σας (cd Desktop / cd HMY213 / cd week1)

4. spim - ξεκινά τον προσομοιωτή 5. read “prosthesi.s” – διαβάζει το

αρχείο6. run – τρέχει τον κώδικα!



1212

Εξοικείωση με το GUI του ΧSPIM (for Linux)

Ο προσομοιωτής ΧSPIM μας παρέχει τη δυνατότητα να βλέπουμε άμεσα το περιεχόμενο ενός καταχωρητή ή μιας θέσης μνήμης.

Πληκτρολογώντας ΧSPIM μέσα στο Terminal, επιλέξτε <load>, γράψτε τo όνομα του αρχείου και επιλέξτε <assembly file>.

Με την επιλογή <run> μπορείτε να τρέξετε όλο τον κώδικα σας, ενώ με το <step> ο κώδικας σας τρέχει βηματικά (εντολή με εντολή)



1313

Μερικές Εντολές Linux

bash / pwd / cd mkdir / cat > read / run / exit locate / whoami / date



1414

Μαθησιακοί στόχοι - Εργαστήριο 1

1. Αρχιτεκτονική MIPS-32 (CPU, Registers, Memory, Co-

proc.)

2. Προσομοιωτές SPIM και ΧSPIM (Άνοιγμα και τρέξιμο κώδικα

στο SPIM και στο ΧSPIM)

3. Αssembly Language και Γλώσσα Μηχανής (Δομή αρχείου

προσομοίωσης και κλήσεις συστήματος - assembler)

4. Βασικές εντολές σε περιβάλλον Linux (Δημιουργία νέων

φακέλων και αρχείων + bash, pwd, locate, whoami, date)

Περίληψη

Documents

Transcript of Περίληψη