[컴퓨터시스템구조] 06. MIPS 포맷(R-포맷, I-포맷)

명령어 표현

• 명령어는 2진수로 인코딩 = 기계어
• MIPS 명령어
• 32비트 명령어로 인코딩
  
  • 연산 코드(opcode)를 인코딩하는 형식의 작은 수, 레지스터 번호 등
  • 규칙성
• 레지스터 번호
  
  • $t0 – $t7 : 레지스터 8 – 15
  • $t8 – $t9 : 레지스터 24 – 25
  • $s0 – $s7 : 레지스터 16 – 23
• 레지스터를 표현하는데 5비트 필요
  
  • 32 = 2^5이기 때문이다.

 

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MIPS R-포맷 명령어(add, sub)

• Register 포맷

op	rs	rt	rd	shamt	funct
6비트	5비트	5비트	5비트	5비트	6비트

• op : 연산 코드(opcode)
• rs : 첫 번째 소스 레지스터 번호
• rt : 두 번째 소스 레지스터 번호
• rd : 대상 레지스터 번호
• shamt : shift amount (현재는 00000)
• funct : 함수 코드(opcode 확장)

 

R-포맷 예제

add $t0, $s1, $s2
# $t0 : 8, $s1 : 17, $s2 : 18

어셈블리어 코드를 기계어로 변환

special	$s1	$s2	$t0	0	add
0	17	18	8	0	32
000000	10001	10010	01000	00000	100000

0000 0010 0011 0010 0100 0000 0010 0000_2 = 02324020_16

 

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MIPS I-포맷 명령(addi, lw, sw)

• Immediate 포맷

op	rs	rt	constant or address
6비트	5비트	5비트	16비트

• 직접 산술 및 로드/저장 명령
• rt : 대상 또는 소스 레지스터 번호
• constant : -2^15 ~ +2^15 – 1
• address : rs의 기본 주소에 오프셋이 추가
  
  
• 디자인 원칙 4: 좋은 디자인에는 좋은 타협이 필요하다.
  
  • 다양한 형식으로 인해 디코딩이 복잡해졌지만 32비트 명령을 균일하게 허용
  • 형식을 최대한 유사하게 유지

 

I-포맷 예제

lw $t0, 32($s0)

 

• lw : op (6비트)
• $t0 : rt (5비트)
• 32 : constant (16비트)
• $s0 : rs (5비트)

 

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내장 프로그램

• 데이터와 마찬가지로 바이너리로 표현되는 명령어
• 메모리에 저장된 명령 및 데이터
• 프로그램은 프로그램에서 작동할 수 있다.
  
  • 예: 컴파일러, 링커, ...
• 바이너리 호환성을 통해 컴파일된 프로그램이 다른 컴퓨터에서 작동할 수 있다.
  
  • 표준화된 ISA(명령어 집합)