MIPS & SPIM                              MIPS & SPIM              Modulo del Corso di Architettura degli Elaboratori      ...
MIPS & SPIMInformazioni utili (1/2)              Email: nicola.paoletti@unicam.it              Orario: Marted` 16:00-17:00...
MIPS & SPIMInformazioni utili (2/2)              Modalit` d’esame: Progetto + Relazione                     a             ...
MIPS & SPIMObiettivi del corso              Architettura HW del processore MIPS32              Set di istruzioni del proce...
MIPS & SPIM  IntroduzioneRiepilogo      1    Introduzione
MIPS & SPIM  IntroduzioneConcetti fondamentali (1/2)      Linguaggio macchina      Il linguaggio basato su valori numerici...
MIPS & SPIM  IntroduzioneConcetti fondamentali (2/2)                   File sorgente                   ad alto livello    ...
MIPS & SPIM  IntroduzioneLinguaggio assembly (1/2)                 Solleva il programmatore dal lavorare direttamente con ...
MIPS & SPIM  IntroduzioneLinguaggio assembly (2/2)                 Dipende direttamente dall’hardware − ogni CPU o famigli...
MIPS & SPIM  IntroduzioneArchitetture RISC (1/2)      RISC (Reduced Instruction Set Computer) ` una strategia di          ...
MIPS & SPIM  IntroduzioneCenni storici (1/2)      Anni ’70      Memorie costose e compilatori inefficienti      − costruzion...
MIPS & SPIM  IntroduzioneCenni storici (2/2)      Anni ’80                 Memorie pi` economiche e compilatori pi` efficien...
MIPS & SPIM  IntroduzionePiattaforme e architetture RISC                 ARM: architettura leader nei dispositivi mobile e...
MIPS & SPIM  IntroduzioneRISC vs CISC                     CISC                         RISC         Approccio   HW comples...
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Lezione1 - MIPS & SPIM Unicam

  1. 1. MIPS & SPIM MIPS & SPIM Modulo del Corso di Architettura degli Elaboratori Nicola Paoletti Universit` di Camerino a Scuola di Scienze e Tecnologie 29 Marzo 2011 AA 2010/2011
  2. 2. MIPS & SPIMInformazioni utili (1/2) Email: nicola.paoletti@unicam.it Orario: Marted` 16:00-17:00 ı, Pagina web del corso: . . . Pagina Facebook del corso: http://www.facebook.com/#!/pages/Mips-Spim-Unicam/164156776971007
  3. 3. MIPS & SPIMInformazioni utili (2/2) Modalit` d’esame: Progetto + Relazione a Materiale didattico e d’approfondimento: reperibile sulla pagina web del corso (non appena pronta)
  4. 4. MIPS & SPIMObiettivi del corso Architettura HW del processore MIPS32 Set di istruzioni del processore MIPS32 Il tool SPIM, un simulatore MIPS32
  5. 5. MIPS & SPIM IntroduzioneRiepilogo 1 Introduzione
  6. 6. MIPS & SPIM IntroduzioneConcetti fondamentali (1/2) Linguaggio macchina Il linguaggio basato su valori numerici utilizzato dai computer per memorizzare ed eseguire programmi. Alfabeto: {0, 1}. Linguaggio assembly Rappresentazione simbolica del linguaggio macchina; utilizza simboli invece di numeri per rappresentare istruzioni, registri e dati. Pi` leggibile rispetto al linguaggio macchina. u Linguaggio ad alto livello Astrae i dettagli hardware; si avvicina al linguaggio naturale.
  7. 7. MIPS & SPIM IntroduzioneConcetti fondamentali (2/2) File sorgente ad alto livello Compilatore (C, C++, Java, ...) File sorgente Assembler assembly File oggetto in linguaggio macchina
  8. 8. MIPS & SPIM IntroduzioneLinguaggio assembly (1/2) Solleva il programmatore dal lavorare direttamente con sequenze di bit. Associa ad ogni comando nel linguaggio macchina (codice operativo) una sequenza di caratteri (forma mnemonica) Le locazioni di memoria e i registri possono essere indirizzati con identificatori testuali, anzich` attraverso i loro indirizzi e binari.
  9. 9. MIPS & SPIM IntroduzioneLinguaggio assembly (2/2) Dipende direttamente dall’hardware − ogni CPU o famiglia di → CPU ha un suo proprio assembly Pro: efficienza; controllo completo sull’hw. Contro: scarsa portabilit`; scrittura del codice lenta e a costosa.
  10. 10. MIPS & SPIM IntroduzioneArchitetture RISC (1/2) RISC (Reduced Instruction Set Computer) ` una strategia di e progettazione per microprocessori caratterizzata da operazioni semplici eseguibili in tempi rapidi e uniformi; tanti registri per memorizzare risultati intermedi. ` E opposto alla filosofia CISC (Complex Instruction Set Computer), in cui si hanno istruzioni pi` complesse con tempi di esecuzione u diversi.
  11. 11. MIPS & SPIM IntroduzioneCenni storici (1/2) Anni ’70 Memorie costose e compilatori inefficienti − costruzione di chip in grado di eseguire in hardware istruzioni → anche molto complesse − architetture CISC → La pi` celebre CISC ISA (Instruction Set Architecture) ` l’Intel x86, u e che copre tutta la gamma dei processori Intel dagli anni ’70 fino ad oggi (Intel Pentium, Core Duo, Core Quad, Core Extreme, . . . )
  12. 12. MIPS & SPIM IntroduzioneCenni storici (2/2) Anni ’80 Memorie pi` economiche e compilatori pi` efficienti u u Divario tra velocit` CPU e velocit` memorie a a Il 90% del tempo, il processore utilizza sempre un sottoinsieme ristretto di istruzioni Esecuzione diretta solo di queste poche istruzioni, lasciando al compilatore l’onere di spezzettare le istruzioni pi` complesse u Limitare gli accessi in memoria centrale con poche e semplici modalit` di accesso (load/store) e aumentando il numero di a registri nel processore. → − architetture RISC
  13. 13. MIPS & SPIM IntroduzionePiattaforme e architetture RISC ARM: architettura leader nei dispositivi mobile e embedded (iPod, iPhone, iPad, Blackberry, Windows Mobile, Gameboy Advance, Nintendo DS, . . . ) Power Architecture: IBM supercomputer, Apple PowerPC, Nintendo Gamecube e Wii, Xbox 360, Playstation 3, . . . SPARC e UltraSPARC: Oracle (Sun Microsystems) server ... MIPS: ` l’architettura che studieremo in questo corso. Molti e prodotti commerciali sono basati su MIPS, tra cui Playstation, Playstation 2, PSP, e Nintendo 64.
  14. 14. MIPS & SPIM IntroduzioneRISC vs CISC CISC RISC Approccio HW complesso, SW sem- HW semplice, SW comp- plice lesso Codice Codice compatto; HW si Dimensione del codice occupa della decodifica aumenta; HW pi` sem- u di istruzioni complesse plice Hardware Pochi registri; Centinaia Molti registri; solo ac- di istruzioni macchina; cessi load/store; qualche Tante modalit` di indiriz- a decina di istruzioni zamento soltanto

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