[컴퓨터구조] #6. MIPS 명령어(6)
Lec 6. MIPS Instructions_6 (Language of the Computer)
- Why Branch?
: non-sequential flow, condition에 따른 decision 가능, 함수 호출/리턴 가능, loop (if-else, case, for, while)
-> 조건에 따라, 순차적으로 갈 지/분기할 지 결정할 수 있음.
명령어의 길이가 4byte 이므로, 순차적으로 진행할 때는 PC값이 4씩 증가함.
하지만 branch를 하면 PC가 skip over sections of code 하거나 go back to repeat the previous code 함.
- Branch 의 종류
Conditional branch : branch only if the test is true (beq, bne)
Unconditional branch : always branch (j, jal, jr)
- beq(branch if equal), bne(branch if not equal)
: I-format instruction, conditional branch
beq(bne) rs, rt, label
-> rs와 rt가 같으면 특정 레이블로 분기. 뺄셈해서 0인지 확인해서 비교함.
- Branch Destination Address
: beq와 bne는 I-type이므로 16bit immediate를 가짐.
branch 명령어는 immediate field를 offest(점프할 거리)로 사용함.
이때 offset은 명령어(word) 단위임!!!
그리고 immediate field가 16bit 이므로 -2^15 ~ (2^15-1)개의 명령어만큼 branch가능.
근데 PC는 byte 단위임!!! 그래서 imm도 word->byte 단위로 바꿔주자.
destination = (PC+4) + (imm << 2)
- bne Example
고수준언어랑 조건 반대로 씀. ('같으면' 실행 <-> '다르면' 실행 안함)
- In Support of Branch
: help you set the conditions
slt, slti : for signed numbers
sltu, sltiu : for unsigned numbers
slt rd, rs, rt // set on less than (R format) : rs가 rt보다 작으면 rd를 1로 세팅, 그렇지 않으면 0으로 세팅
sltu rd, rs, rt // set on less than unsigned (R format)
slti rt, rs, imm // set on less than immediate (I format)
sltiu rt, rs, imm // set on less than unsigned immediate (I format)
- Branch Pseudo Instructions
blt, ble, bgt, bge : for signed numbers
bltu, bleu, bgtu : for unsigned numbers
-> assembler (reserved register $at 사용)
-> slt, slti, beq, bne (진짜 명령어)
blt $s1, $s2, Label // less than
ble $s1, $s2, Label // less than or equal to
bgt $s1, $s2, Label // greater than
bge $s1, $s2, Label // greater than or equal to
ex) blt $s1, $s2, label (s1<s2 이면 label로 분기)
-> slt $at, $s1, $s2 (s1<s2 이면 set $at to 1)
-> bne $at, $zero, Label (s1<s2 이면 0이 아니므로 Label로 분기)
- Bounds Check Shortcut
: signed number 인 x가 0<=x<y 인지 빠르게 알 수 있는 방법!!!
-> x를 unsigned 라고 가정하고 x<y 인지만 체크하면 됨!!
증명)
0 <= x < y 에서 0은 MSB가 0이고 y는 양수니까 MSB가 0이다.
x를 unsigned라고 가정하고 x < y 라는 것을 알아냈다고 한다면,
y는 MSB가 0인데 x < y 이니까 x의 MSB도 무조건 0이다.
x의 MSB가 0이므로 0 <= x 이다.
따라서 x를 unsigned라고 가정하고 x < y 인 것만 확인하면 자동으로 0 <= x 이다.
만약 x 가 음수였다면 MSB=1이고 unsigned 취급했을 때 MSB=0인 y와 비교하면
x > y 가 되므로 0 <= x < y 는 성립하지 않는다.
- j, jr, jal
: unconditional branch (beq, bne 등의 conditional branch 방법보다 더 멀리 점프 가능)
j target // jump (J format)
jal target // jump and link (J format)
jr rs // jump register (R format)
PC+4 가 포함되어있는 임의의 256MB 안에서 어디로든 점프 가능!
- Branching Far Away
: conditional branch (beq, bne) 는 명령어가 2^15 범위 내에 있을 때만 분기 가능(2^15 * 4byte),
unconditional branch (j, jal, jr) 은 2^28 byte, 즉 256MB 만큼 점프 가능
- While in C
- for in C
- Comparision in C
