Arquitectura de computadoras

ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS
jueves 20 de junio de 2019
Actividad 3: Procesador MIPS
Alumno: Juárez Rodríguez Juan Alberto
Matrícula: 104985 Grupo: K060
Correo-e: [email protected]
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
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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
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confundir == con = porque implican distintas
cosas.
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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
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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.
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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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