Istruzioni MIPS per floating point Coprocessore per floating point

Istruzioni MIPS per floating point
Architetture dei Calcolatori
(lettere A-I)
Coprocessore per floating point
• L’architettura MIPS ha un coprocessore (indicato con
il numero 1) che opera sui numeri in virgola a mobile
a singola e doppia precisione
• 32 registri $f0…$f31 (ciascuno da 32 bit) che sono
dedicati per la rappresentazione in virgola mobile
• Problema: i registri $f0…$f31 hanno dimensione pari
a 32 bit: come fare per rappresentare i numeri a
precisione doppia che richiedono 64 bit?
– Convenzione: si usano i registri a coppie pari/dispari
– Esempio: la coppia di registri $f0 $f1 è usata per contenere il
valore di un numero a precisione doppia
– Per le operazioni a singola precisione si possono usare
soltanto i registri pari $f0, $f2, …, $f30
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Valeria Cardellini
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Istruzioni aritmetiche in virgola mobile
• Doppia versione delle istruzioni in virgola mobile
– a precisione singola: rappresentazione a 32 bit
• Nome_istruzione.s
– a precisione doppia: rappresentazione a 64 bit
• Nome_istruzione.d
• Addizione floating point
– add.s e add.d
– Esempio: add.s $f2, $f4, $f6
• Sottrazione floating point
– sub.s e sub.d
– Esempio: sub.d $f2, $f4, $f6
• Moltiplicazione floating point
– mul.s e mul.d
– Esempio: mul.s $f2, $f4, $f6
• Divisione floating point
– div.s e div.d
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Istruzioni di confronto e branch
in virgola mobile
• Istruzioni di confronto
– Precisione singola: c.x.s
– Precisione doppia: c.x.d
– x può essere pari a
• eq (equal), neq (not equal)
• lt (less than), le (less than or equal)
• gt (greater than), ge (greater than or equal)
– L’istruzione di confronto pone un flag di condizione (bit) pari a
vero o falso; una successiva istruzione di branch permette di
saltare in base al valore del flag
• Istruzioni di branch
– branch true: bc1t
– branch false: bc1f
– Esempio:
c.lt.s $f2, $f4
bc1t L1
# salta a L1 se $f2 < $f4
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Istruzioni di load/store
• Per caricare un valore dalla memoria in un registro
floating point e memorizzare il valore di un registro
floating point in memoria
– Per load: istruzione lwc1
– Per store: istruzione swc1
• Esempio
– Frammento di codice assembler per caricare dalla memoria
due numeri a precisione singola (quindi 32 bit), sommarli e
memorizzare il risultato
lwc1
$f4, 0($t0)
lwc1
$f6, 4($t0)
add.s
$f2, $f4, $f6
swc1
$f2, 8($t0)
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Esempio 1
• Procedura per la conversione da gradi Fahrenheit a
gradi Celsius
• Codice C:
float f2c (float fahr)
{
return ((5.0/9.0) * (fahr - 32.0));
}
• Per passare parametri floating point si usano i registri
$f12-$f15
• Per passare il risultato della procedura si usano i registri
$f0-$f1
• I registri $f0-$f31 devono essere salvati dalla procedura
chiamata (stessa convenzione usata per $s0-$s7)
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Esempio 1 (2)
• fahr in $f12, celsius in $f0
• Costante 5.0 in const5, 9.0 in const9, 32.0 in const32
• Codice assembler MIPS:
f2c:
l.s
$f16, const5
l.s
$f18, const9
div.s
$f16, $f16, $f18
l.s
$f18, const32
sub.s
$f18, $f12, $f18
mul.s
$f0, $f16, $f18
jr
$ra
# $f16=5.0/9.0
# $f18=fahr-32.0
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Esempio 2
• Procedura per calcolare il prodotto scalare tra due
vettori float a e b di dimensione n
• Codice C: float DotProd(int n, float *a, float *b)
{
int i;
float result=0.;
for (i=0; i<n; i++)
result += a[i]*b[i];
return result;
}
• Assunzioni: n in $a0, indirizzo base dei vettori a e b
in $a1 e $a2 rispettivamente (attenzione: l’indirizzo di
memoria è un intero!)
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Esempio 2 (2)
• Codice assembler MIPS:
DotProd:
loop:
endloop:
mtc1
$zero, $f0
# Trasferisce $zero in $f0
slt
$t0, $a0, $zero # if (n <= 0) endloop
beq
$t0, $zero, endloop
sll
$a0, $a0, 2
add
$a0, $a1, $a0
lwc1
$f2, 0($a1)
# Carica a[i]
lwc1
$f4, 0($a2)
# Carica b[i]
mul.s
$f6, $f2, $f4
# Moltiplica a[i] per b[i]
add.s
$f0, $f0, $f6
# Aggiungi a[i]*b[i] a result ($f0)
addi
$a1, $a1, 4
# Elemento successivo di a
addi
$a2, $a2, 4
# Elemento successivo di b
bne
$a1, $a0, loop
jr
$ra
# $a0 = $a0 * 4
# Ritorna al chiamante
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Istruzioni di conversione
• Istruzioni per la conversione da valori interi a valori
floating point (casting)
Tipo di dato in
cui convertire
Registro
destinazione
cvt.s.w $f4, $f2
Tipo di dato da
cui convertire
(w per interi)
• Esempio
Registro
sorgente
addi
$t0, $zero, 32
# $t0 = 32
mtc1
$t0, $f2
# $f2 = 32 intero
cvt.s.w $f4, $f2
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# $f4 = 32.0
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