ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS jueves 20 de junio de 2019 Actividad 3: Procesador MIPS Alumno: Juárez Rodríguez Juan Alberto Matrícula: 104985 Grupo: K060 Correo-e: alberto_juarezr@hotmail.com Catedrático: Mtro. Ricardo Vera Ugarte Arquitectura de computadora, Instituto de Estudios Universitarios 1. Definición de procesador MIPS: Con el nombre de MIPS (siglas de Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) se conoce a toda una familia de microprocesadores de arquitectura RISC desarrollados por MIPS Technologies. En la última de ellas, la MIPS 32/64 Release 2, se define a mayores un conjunto de control de registros. 2. Principales características del procesador MIPS: *Modos de funcionamiento: usuario, núcleo, supervisor y depuración *Esquema de bus único para memoria y E/S Una ventaja que tiene este tipo de microcontrolador es la compatibilidad que tienen con versiones anteriores de MIPS V MIPS *Arquitectura RISC (Computador con Conjunto de *Instrucciones Reducidas) VS CISC (Computador con Conjunto de Instrucciones Complejas) *CISC RISC *Instrucciones multiciclo Instrucciones de único ciclo *Carga/almacenamiento incorporadas en otras instrucciones Carga/almacenamiento son instrucciones separadas *Arquitectura emoria-memoria Arquitectura registro-registro *Instrucciones largas, código con menos líneas *Instrucciones cortas, código con más líneas *Utiliza memoria de microprograma Implementa las instrucciones directamente en hardware *Se enfatiza la versatilidad del repertorio de instrucciones Se añaden instrucciones nuevas de solo si son de uso frecuente y no reducen el rendimiento de las más importantes *Reduce la dificultad de implementar compiladores. Compiladores complejos *Elimina micro-código y la decodificación de instrucciones complejas. 3. Dónde se utiliza MIPS: *Bajo consumo energético, gran disponibilidad de herramientas de desarrollo y expertos conocedores de la arquitectura. *Las instrucciones se componen de dos operandos: fuente y resultado. *La mayoría de las instrucciones no pueden acceder a memoria salvo las instrucciones de carga / descarga. *Arquitectura tipo RISC *Cuenta con registros de propósito general de clasificación registro-registro *Arquitectura de 32 y 64 bits *Tamaños de los datos en las instrucciones de 8 a 64 bits INSTITUTO DE ESTUDIOS UNIVERSITARIOS MIPS es utilizado en múltiples sistemas integrados como Series2 TiVo, dispositivos Windows CE, routers Cisco y consolas de videojuegos como el Nintendo 64, la PlayStation, PlayStation 2 y el sistema handheld PlayStation Portable. Hasta finales de 2006, también eran usados en muchos productos de computadoras de SGI. A menudo en universidades y escuelas técnicas, se estudia la arquitectura MIPS, por su conjunto de instrucciones limpio y claro.se basa en símbolos como veremos a continuación y cabe destacar que hay que prestar atención a no Cd. Obregón Sonora México ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS confundir == con = porque implican distintas cosas. jueves 20 de junio de 2019 Como las instrucciones máquina operan con datos Las categorías más importantes de datos son: 4. Versiones de MIPS Los primeros MIPS empleaban 32 bits, luego se implementaron versiones de 64 bits. Existen múltiples revisiones al conjunto de instrucciones MIPS, incluyendo: MIPS I, MIPS II, MIPS III, MIPS IV, MIPS V, MIPS32 y MIPS64. También existen múltiples extensiones "add-on", como MIPS-3D (dedicado a tareas 3D), el MDMX (MaDMaX), MIPS16e (que agrega compresión al stream de instrucciones para hacer que los programas ocupen menos) y el MIPS MT (similar al HyperThreading de las Pentium 4 de Intel, agrega multitarea). 5. Formatos de instrucciones: El conjunto de instrucciones Mips permite realizar operaciones de carga y almacenamiento desde y hacia memoria, tendrá capacidad de desarrollar programas aritméticos y lógicos y ofrecerá la posibilidad de controlar el flujo de la ejecución del programa mediante instrucciones de comparación y salto, tanto condicionales, como incondicionales. 6. Tipos de instrucciones: Aritmético-lógicas Transferencia o de carga/almacenamiento Salto condicional Comparación Bifurcación (salto incondicional) 7. Tipos de operandos: Los operandos de las instrucciones pueden ser: Registro De 8 o 16 bits en el 8086/80286, también de 32 bits en el80386. Por ejemplo: AX -> Nombre del registro. Memoria Puede ser un byte de memoria o una palabra de memoria. Se especifica mediante una dirección, Por ejemplo: DS:[DI] -> El operando se halla en esa dirección. Valor Inmediato Un número o una constante, Por ejemplo:(Dato) 0FF0H -> Por defecto son decimales a no ser que se le coloque la H después del número para indicarle que es hexadecimal. Números Caracteres Datos Lógicos División Datos: Caracteres: Al igual que los números, los caracteres se almacenan en los sistemas de cómputo en datos binarios. Una de las representaciones más conocidas es el ASCII Números: Tenemos tres tipos de datos numéricos: Entero o coma fijo La coma flotante En decimal Datos lógicos: A veces es útil considerar una unidad de n bits como n elementos o datos de 1 bit, donde cada elemento tiene un valor 1 o 0. 8. Representación de números enteros y de punto flotante: Debido a la necesidad de representar números reales y enteros con un rango de representación mayor que el que ofrece el punto fijo. Notación científica utilizada en física, química y matemática. Punto flotante: n=±f ∗10exp Se compone de tres partes: Signo Mantisa (f) Exponente (exp) 9. Tipo de direccionamiento utilizado por las instrucciones: Contar con diferentes formatos de instrucciones, implica contar con diferentes formas de obtener los operandos de las instrucciones. Por lo general INSTITUTO DE ESTUDIOS UNIVERSITARIOS Cd. Obregón Sonora México ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS a estas múltiples formas se les conoce como modos de direccionamiento. Los modos de direccionamiento en MIPS son: Direccionamiento por registro: donde los operandos son registros. Los datos a operar están contenidos en 2 registros de 32 bits y el resultado será colocado en otro registro, del mismo tamaño. Direccionamiento base o desplazamiento: donde uno de los operandos está en una localidad de memoria cuya dirección es la suma de un registro y una constante que forma parte de la misma instrucción. jueves 20 de junio de 2019 11. Bibliografía: https://is603unahavv.wordpress.com https://www.mips-informatica.com Estructura y diseño de computadores. Interficie circuitería/programación D.A. Patterson y J.L. Hennessy, Reverté, 2000 Organización y arquitectura de computadores W. Stalling, Prentice Hall 2000, 2007 Direccionamiento inmediato: donde uno de los operandos es una constante que está en la misma instrucción. Direccionamiento relativo al PC: donde se forma una dirección sumando una constante, que está en la instrucción, con el registro PC (Program Counter). El resultado de la suma corresponde a la dirección destino si un brinco condicional se va a realizar. Direccionamiento pseudo directo: donde la dirección destino de un salto corresponde a la concatenación de 26 bits que están en la misma instrucción con los bits más significativos del PC. 10. Resumen: Es importante mencionar que estamos estudiando una arquitectura con direcciones de 32 bits, sin embargo, MIPS, como muchas otras arquitecturas, tiene una extensión que maneja direcciones de 64 bits. Esto como una respuesta a la necesidad de manejar programas cada vez más grandes. 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