Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 2: Ngôn ngữ máy - Tập lệnh

Nội dung text: Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 2: Ngôn ngữ máy - Tập lệnh

1. Ví dụ 1: Toán hạng bộ nhớ  C code: g = h + A[8];  g chứa trong $s1, h trong $s2, địa chỉ cơ sở của A chứa trong $s3  Sau khi biên dịch thành MIPS code:  Chỉ số 8 tương đương với độ dời 32  4 bytes/word lw $t0, 32($s3) # Nạp 1 từ (4bytes) add $s1, $s2, $t0 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 11
2. Ví dụ 2: Toán hạng bộ nhớ  C code: A[12] = h + A[8];  h chứa trong $s2, địa chỉ cơ sở của A chứa trong $s3  Sau khi biên dịch thành MIPS code:  Chỉ số 8 tương đương với độ dời 32 lw $t0, 32($s3) # Nạp 1 từ add $t0, $s2, $t0 sw $t0, 48($s3) # Nhớ 1 từ BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 12
3. So sánh toán hạng thanh ghi & bộ nhớ  Truy cập toán hạng thanh ghi nhanh hơn bộ nhớ  Thực hiện toán hạng thanh ghi cần nạp và cất dữ liệu cần nhiều lệnh thực hiện hơn  Trình biên dịch yêu cầu các biến chứa trong thanh ghi tối đa  Chỉ chứa các biến trong bộ nhớ khi chúng ít được dùng đến  Tối ưu thanh ghi rất quan trọng! BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 13
4. Toán hạng trực tiếp  Các dữ liệu hằng trong 1 lệnh, như addi $s3, $s3, 4  Không tồn tại lệnh trừ với toán hạng trực tiếp (?????)  Tương đương với cộng 1 số âm addi $s2, $s1, -1  Nguyên tắc thiết kế 3: Làm cho các trường hợp phổ biến thực hiện nhanh  Hằng có giá trị nhỏ rất phổ biến  Toán hạng trực tiếp trách được lệnh nạp BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 14
5. Thanh ghi Hằng 0 (Zero)  Thanh ghi MIPS 0 ($zero) là hằng cố định có giá trị 0  Giá trị không thay đổi được  Có ích cho các tác vụ thường gặp như:  Ví dụ, gán giá trị một thanh ghi cho thanh ghi khác add $t2, $s1, $zero # $t2 = $s1 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 15
6. Số nguyên nhị phân không dấu  Cho 1 số n-bit, có dạng n  Tầm vực giá trị sẽ là: 0 đến +2 – 1  Ví dụ:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 10112 = 0 + + 1×23 + 0×22 +1×21 +1×20 = 0 + + 8 + 0 + 2 + 1 = 1110  Giá trị 1 số nhị phân không dấu 32-bit sẽ là:  0 đến +4,294,967,295 (giá trị thập phân) BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 16
7. Số nguyên có dấu dạng bù 2  Cho 1 số n-bit như sau: (n – 1) (n – 1)  Tầm giá trị: –2 đến +2 – 1  Ví dụ:  1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 11002 = –1×231 + 1×230 + + 1×22 +0×21 +0×20 = –2,147,483,648 + 2,147,483,644 = –410  Giá trị 1 số nhị phân có dấu 32-bit sẽ là  –2,147,483,648 đến +2,147,483,647 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 17
8. Số nguyên có dấu dạng bù 2 (tt.)  Bit 31 là bit dấu  1 có nghĩa là số âm (-)  0 có nghĩa là số không âm (+) n – 1  Dạng –(–2 ) không tồn tại  Các số không âm biểu diễn giống số không dấu và số bù 2  Vài số đặc biệt như:  0: 0000 0000 0000  –1: 1111 1111 1111  Số âm nhỏ nhất: 1000 0000 0000  Số dương lớn nhất: 0111 1111 1111 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 18
9. Số âm có dấu  Đảo giá trị bit và cộng 1  Đảo giá trị bit: 1 → 0, 0 → 1  Ví dụ: giá trị (-) 2  +2 = 0000 0000 00102  –2 = 1111 1111 11012 + 1 = 1111 1111 11102 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 19
10. Mở rộng bit với số có dấu  Biểu diễn với số bit nhiều hơn  Dữ nguyên giá trị  Ví dụ: Trong tập lệnh MIPS  addi: mở rộng số bit giá trị toán hạng trực tiếp  lb, lh: mở rộng số bit với byte/(1/2 từ) được nạp  beq, bne: mở rộng số bit của độ dời địa chỉ  Thêm giá bit dấu vào các bit mở rộng bên trái  Đối với giá trị không dấu: gán 0s  Ví dụ: chuyển số 8-bit thành số 16-bit  +2: 0000 0010 => 0000 0000 0000 0010  –2: 1111 1110 => 1111 1111 1111 1110 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 20
11. Biểu diễn lệnh  Lệnh được mã hóa thành giá trị nhị phân  Gọi là mã máy  Các lệnh của MIP  Mã hóa thành từ lệnh 32-bit  Chia thành các phần nhỏ: Mã lệnh, thanh ghi,  Theo quy tắc!  Các thanh ghi MIP được đánh số:  $t0 – $t7 tương ứng với thanh ghi 8 – 15  $t8 – $t9 tương ứng với thanh ghi 24 – 25  $s0 – $s7 tương ứng với thanh ghi 16 – 23 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 21
12. Các lệnh dạng R op rs rt rd shamt funct 6 bits 5 bits 5 bits 5 bits 5 bits 6 bits  Cấu trúc thành phần của lệnh dạng R  op: Mã lệnh (opcode)  rs: Chỉ số thanh ghi nguồn thứ nhất  rt: Chỉ số thanh ghi nguồn thứ nhì  rd: Chỉ số thanh ghi đích  shamt: Số bit dịch chuyển  funct: mã chức năng mở rộng (extends opcode) BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 22
13. Ví dụ: Lệnh dạng R add $t0, $s1, $s2 special $s1 $s2 $t0 0 add 0 17 18 8 0 32 000000 10001 10010 01000 00000 100000 000000100011001001000000001000002 = 0232402016 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 23
14. Biểu diễn số dạng hệ 16  Hệ số 16  Rút gọn cách biểu diễn chuỗi nhị phân  4 bits cho mỗi số hex  Ví dụ: eca8 6420  1110 1100 1010 1000 0110 0100 0010 0000 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 24
15. Lệnh MIPS dạng I op rs rt constant or address 6 bits 5 bits 5 bits 16 bits  Các lệnh số học trực tiếp hoặc lệnh nạp/cất  rt: Thanh ghi đích hoặc nguồn 15 15  Nếu là hằng: –2 to +2 – 1  Nếu là địa chỉ: Độ dời + địa chỉ cơ sỏ chứa trong rs  Nguyên tắc thiết kế 4: Thiết kế tốt yêu cầu sự kết hợp hợp lý  Nhiều dạng lệnh làm phức tạp giải mã, nhưng cho phép lệnh chứa đồng nhất chỉ trong 32-bit  Giữ dạng lệnh càng giống nhau càng tốt BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 25
16. Tổ chức chương trình  Lệnh được biểu diễn dạng nhị phân, giống như dữ liệu  Lệnh và dữ liệu được lưu trong bộ nhớ  Các chương trình có thể thực hiện trên các chương trình khác, ví dụ: compilers, linkers,  Tương thích nhị phân cho phép chương trình thực hiện trên các máy khác nhau ISA chuẩn BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 26
17. Tác tác vụ luận lý  Các lệnh xử lý bit  Có tác dụng rút trích hoặc thêm nhóm bit vào 1 từ BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 27
18. Các tác vụ dịch (shift) op rs rt rd shamt funct 6 bits 5 bits 5 bits 5 bits 5 bits 6 bits  shamt: dịch vị trí các bits  Dịch trái  Dịch trái các bit n vị trí và gán n bit bên phải giá trị 0 i  sll bởi i bits có nghĩa nhân 2  Dịch phải  Dịch phải các bit n vị trí và gán n bit bên trái giá trị 0 i  srl bởi i bits có nghĩa chia 2 (chỉ không dấu) BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 28
19. Tác vụ “VÀ” (AND)  Dùng để đánh dấu các bits trong 1 từ  Chọn một số bits, xóa số còn lại về 0 and $t0, $t1, $t2 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 29
20. Tác vụ “hoặc” (OR)  Thêm 1 số bit vào 1 từ  Gán giá trị 1 nhóm bit thành 1 trong khi giữ nguyên giá trị các bit còn lại or $t0, $t1, $t2 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 30
21. Các tác vụ “Not”  Có tác dụng đảo giá trị các bit trong 1 từ: đổi 0 thành 1, và 1 thành 0  MIPS có toán tử NOR với 3 toán hạng  a NOR b == NOT ( a OR b ) nor $t0, $t1, $zero Register 0: always read as zero $t1 0000 0000 0000 0000 0011 1100 0000 0000 $t0 1111 1111 1111 1111 1100 0011 1111 1111 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 31
22. Các tác vụ điều kiện  Rẽ nhánh đến 1 lệnh có nhãn, nếu điều kiện thỏa  Nếu không thỏa, tiếp tục  beq rs, rt, L1  Nếu (rs == rt), nhảy đến lệnh có nhãn L1;  bne rs, rt, L1  Nếu (rs != rt), nhảy đến lệnh có nhãn L1;  j L1  Nhảy vô điều kiện đến lệnh có nhãn L1 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 32
23. Biên dịch các phát biểu if  C code: if (i==j) f = g+h; else f = g-h;  f, g, chứa trong $s0, $s1,  Sau khi biên dịch thành MIPS code: bne $s3, $s4, Else add $s0, $s1, $s2 j Exit Else: sub $s0, $s1, $s2 Exit: BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 33
24. Biên dịch các phát biểu Loop  C code: while (save[i] == k) i += 1;  i chứa trong $s3, k trong $s5, địa chỉ của save chứa trong $s6  Sau khi biên dịch thành MIPS code: Loop: sll $t1, $s3, 2 add $t1, $t1, $s6 lw $t0, 0($t1) bne $t0, $s5, Exit addi $s3, $s3, 1 j Loop Exit: BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 34
25. Khối căn bản (Basic Blocks)  Một khối chứa tuần tự các lệnh, trong đó  Không có rẽ nhánh đi (except at end)  Không chứa địa chỉ đích đến (except at beginning)  Biên dịch sẽ nhận biết khối này để tối ưu kết quả dịch  Tăng nhanh việc xử lý các lệnh trong khối này BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 35
26. Các tác vụ kiểm tra điều kiện khác  Gán kết quả là 1, nếu điều kiện thỏa  Nếu không thỏa, gán là 0  slt rd, rs, rt  if (rs < rt) rd = 1; else rd = 0;  slti rt, rs, constant  if (rs < constant) rt = 1; else rt = 0;  Sử dụng kết hợp với lệnh beq, bne slt $t0, $s1, $s2 # if ($s1 < $s2) bne $t0, $zero, L # branch to L BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 36
27. Thiết kế lệnh rẽ nhánh  Tại sao không có lệnh blt, bge, etc?  <, ≥, Thực hiện phần cứng chậm hơn =, ≠  Khi kết hợp với rẽ nhánh sẽ phải thực hiện nhiều việc hơn yêu cầu xung đồng hồ chậm hơn  All instructions penalized!  beq và bne: trường hợp thường xảy ra  Đó là sự kết hợp tốt BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 37
28. Dấu và Không dấu  So sánh có dấu: slt, slti  So sánh không dấu: sltu, sltui  Ví dụ  $s0 = 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111  $s1 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001  slt $t0, $s0, $s1 # có đấu  –1 +1 $t0 = 0 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 38
29. Gọi thủ tục  Các bước thực hiện gọi thủ tục 1. Chuyển thông số vào thanh ghi 2. Chuyển quyền điều khiển cho thủ tục 3. Nhận lưu trữ cho thủ tục 4. Thực hiện công việc của thủ tục 5. Chuyển kết quả vào thanh ghi để trả về cho chương trình gọi 6. Trở về chương trình gọi BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 39
30. Ý đồ sử dụng các thanh ghi  $a0 – $a3: chứa thông số (reg’s 4 – 7)  $v0, $v1: giá trị trả về (reg’s 2 and 3)  $t0 – $t9: chứa giá trị tạm  Có thể thay đổi nội dung khi thực hiện thủ tục  $s0 – $s7: bảo vệ  Cất/khôi phục bởi thủ tục  $gp: Con trỏ toàn cục dữ liệu tĩnh (reg 28)  $sp: stack pointer (reg 29)  $fp: frame pointer (reg 30)  $ra: Địa chỉ trở về (reg 31) BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 40
31. Lệnh gọi thủ tục  Gọi thủ tục: jump and link (jal) jal ProcedureLabel  Địa chỉ lệnh kế chứa trong thanh ghi $ra  Nhảy đến địa chỉ đích  Trở về chương trình gọi: jump register jr $ra  Sao giá trị của $ra vào PC  Có thể dùng nhảy theo điều kiện  Ví dụ: phát biểu case/switch BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 41
32. Ví dụ: gọi thủ tục (leaf)  C code: int leaf_example (int g, h, i, j) { int f; f = (g + h) - (i + j); return f; }  Thông số g, , j chứa trong $a0, , $a3  f trong $s0 (vì vậy, $s0 cất trong stack)  Kết quả trả về trong $v0 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 42
33. Ví dụ: gọi thủ tục (tt.)  Sau khi biên dịch thành MIPS code: leaf_example: addi $sp, $sp, -4 sw $s0, 0($sp) add $t0, $a0, $a1 add $t1, $a2, $a3 sub $s0, $t0, $t1 add $v0, $s0, $zero lw $s0, 0($sp) addi $sp, $sp, 4 jr $ra BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 43
34. Gọi thủ tục (Non-Leaf)  Thủ tục gọi thủ tục khác  Gọi đệ quy, thủ tục gọi phải cất vào stack thông tin:  Địa chỉ trở về của nó trong thủ tục “cha”  Tất cả các thông số và giá trị tạm thời  Phục hồi từ stack sau khi thủ tục kết thúc BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 44
35. Ví dụ: gọi thủ tục (Non-Leaf)  C code: int fact (int n) { if (n < 1) return f; else return n * fact(n - 1); }  Thông số n chứa trong $a0  Kết quả trả về chứa trong $v0 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 45
36. Ví dụ: gọi thủ tục (Non-Leaf) tt.  Sau khi biên dịch thành MIPS code: fact: addi $sp, $sp, -8 # adjust stack for 2 items sw $ra, 4($sp) # save return address sw $a0, 0($sp) # save argument slti $t0, $a0, 1 # test for n < 1 beq $t0, $zero, L1 addi $v0, $zero, 1 # if so, result is 1 addi $sp, $sp, 8 # pop 2 items from stack jr $ra # and return L1: addi $a0, $a0, -1 # else decrement n jal fact # recursive call lw $a0, 0($sp) # restore original n lw $ra, 4($sp) # and return address addi $sp, $sp, 8 # pop 2 items from stack mul $v0, $a0, $v0 # multiply to get result BK jr $ra # and return TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 46
37. Cách lưu trữ trong Stack  Dữ liệu cục bộ được cấp phát tại thủ tục  e.g., C automatic variables  Procedure frame (activation record)  Compiler sử dụng để quản lý lưu trữ trong stack BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 47
38. Bố cục chứa trong bộ nhớ  Text: mã lệnh chương trình  Dữ liệu tĩnh: biến toàn cục  Ví dụ: static variables in C, constant arrays and strings  $gp initialized to address allowing ±offsets into this segment  Dữ liệu động: heap  E.g., malloc in C, new in Java  Stack: lưu trữ tự động BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 48
39. Dữ liệu ký tự  Tập ký tự dạng Byte-encoded  ASCII: 128 Ký tự  95 graphic, 33 điều khiển  Latin-1: 256 Ký tự  ASCII, +96 ký tự graphics  Tập ký tự 32-bit dạng Unicode:  Sử dụng trong Java, C++ wide characters,  Chứa toàn bộ mã ký tự thế giới, cùng với symbols  UTF-8, UTF-16: variable-length encodings BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 49
40. Nhóm các lệnh Byte/Halfword  Dùng cho các tác vụ xử lý theo bit  MIPS byte/halfword load/store  Xử lý chuỗi khá phổ biến lb rt, offset(rs) lh rt, offset(rs)  Sign extend to 32 bits in rt lbu rt, offset(rs) lhu rt, offset(rs)  Zero extend to 32 bits in rt sb rt, offset(rs) sh rt, offset(rs)  Chỉ ghi phần giá trị thấp byte/halfword BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 50
41. Ví dụ: Sao chuỗi (String Copy)  C code (naïve):  Ký tự Null- đánh dấu kết thúc string void strcpy (char x[], char y[]) { int i; i = 0; while ((x[i]=y[i])!='\0') i += 1; }  Địa chỉ của x, y chứa trong $a0, $a1  i chứa trong $s0 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 51
42. Ví dụ: String Copy (tt.) Sau khi biên dịch thành MIPS code: strcpy: addi $sp, $sp, -4 # adjust stack for 1 item sw $s0, 0($sp) # save $s0 add $s0, $zero, $zero # i = 0 L1: add $t1, $s0, $a1 # addr of y[i] in $t1 lbu $t2, 0($t1) # $t2 = y[i] add $t3, $s0, $a0 # addr of x[i] in $t3 sb $t2, 0($t3) # x[i] = y[i] beq $t2, $zero, L2 # exit loop if y[i] == 0 addi $s0, $s0, 1 # i = i + 1 j L1 # next iteration of loop L2: lw $s0, 0($sp) # restore saved $s0 addi $sp, $sp, 4 # pop 1 item from stack jr $ra # and return BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 52
43. Hằng 32-bit  Phần lớn các hằng hạn chế trong 16-bit  Đáp ứng đủ cho các toán hạng trực tiếp 16-bit  Với các Hằng lớn hơn (32-bit) lui rt, constant  Sao 16-bit của hằng vào 16 bits bên trái của rt  Xóa 16 bits bên phải của rt về 0 lhi $s0, 61 0000 0000 0111 1101 0000 0000 0000 0000 ori $s0, $s0, 2304 0000 0000 0111 1101 0000 1001 0000 0000 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 53
44. Xác định địa chỉ rẽ nhánh  Dạng lệnh rẽ nhánh gồm:  Opcode, 2 thanh ghi, target address  Vị trí nhảy đến địa chỉ rẽ nhánh thường gần lệnh rẽ nhánh: nhảy tới hoặc lui op rs rt constant or address 6 bits 5 bits 5 bits 16 bits  Tương đối với giá trị PC  Địa chỉ đích = PC + offset × 4  PC đã tăng lên 4, khi lệnh thực hiện BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 54
45. Địa chỉ nhảy trực tiếp  Đích của lệnh Jump (j and jal) bất cứ đâu trong đoạn lệnh chương trình op address 6 bits 26 bits  (Pseudo) Địa chỉ đích  = PC31 28 : (address × 4) BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 55
46. Ví dụ: Xác định địa chỉ đích  Sử dụng lại đoạn code vòng lặp trước đây  Giả sử Loop bắt đầu từ địa chỉ 80000 Loop: sll $t1, $s3, 2 80000 0 0 19 9 4 0 add $t1, $t1, $s6 80004 0 9 22 9 0 32 lw $t0, 0($t1) 80008 35 9 8 0 bne $t0, $s5, Exit 80012 5 8 21 2 addi $s3, $s3, 1 80016 8 19 19 1 j Loop 80020 2 20000 Exit: 80024 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 56
47. Rẽ nhánh xa  Trong trường hợp địa chỉ đích rẽ nhánh quá xa (vượt giá trị độ dời 16-bit), Hợp ngữ sẽ điều chỉnh lại code.  Ví dụ: beq $s0,$s1, L1 ↓ bne $s0,$s1, L2 j L1 L2: BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 57
48. Tóm tắt Addressing Mode BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 58
49. Đồng bộ  Hai bộ xử lý dùng chung 1 vùng bộ nhớ  P1 ghi thông tin, sau đó P2 đọc  Có sự tranh chấp truy cập, nếu P1 & P2 không đòng bộ với nhau Kết quả không xác định được  Hỗ trợ phần cứng yêu cầu  Tác vụ Atomic đọc/ghi bộ nhớ  Không cho phép truy cập nào khác, khi xảy ra tác vụ đọc hoặc ghi  Các tác vụ thực hiện chỉ với 1 lệnh  Ví dụ: hoán vị register ↔ memory  BK Hoặc 1 cặp atomic lệnh TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 59
50. Đồng bộ trong MIPS  Load linked: ll rt, offset(rs)  Store conditional: sc rt, offset(rs)  Succeeds if location not changed since the ll  Returns 1 in rt  Fails if location is changed  Returns 0 in rt  Ví dụ: atomic swap (to test/set lock variable) try: add $t0,$zero,$s4 ;copy exchange value ll $t1,0($s1) ;load linked sc $t0,0($s1) ;store conditional beq $t0,$zero,try ;branch store fails add $s4,$zero,$t1 ;put load value in $s4 BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 60
51. Lệnh giả trong hợp ngữ  Phần lớn lệnh trong hợp ngữ tương đồng 1-1 với lệnh mã máy  Lệnh giả (Pseudo): dễ nhớ, ví dụ move $t0, $t1 → add $t0, $zero, $t1 blt $t0, $t1, L → slt $at, $t0, $t1 bne $at, $zero, L  $at (register 1): assembler temporary BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 61
52. Biên dịch và thực hiện BK TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 62
53. Tạo Object Module  Assembler (hoặc compiler) biên dịch chương trình ra lệnh máy  Thiết lập các thông tin để xây dựng 1 chương trình để có thể thực thi, bao gồm  Header: đặc tả nội dung của object module  Text segment: các lệnh đã được biên dịch  Static data segment: dữ liệu được cấp phát cho chương trình trong suốt quá trình tực thi  Relocation info: định vị tuyệt đối của chương trình được nạp vào bộ nhớ  Symbol table: global definitions and external refs BK  Debug info: liên quan đến gỡ rối chương trình TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 63
54. Liên kết các Object Modules  Linker: Còn gọi là link editor, cho phép ghép các object file riêng lẻ lại với nhau thành một chương trình thống nhất có thể thực thi được gọi là executable file  Quá trình ghép diễn ra theo 3 bước  Xếp mã chương trình và dữ liệu lại với nhau  Xác định địa chỉ cho các nhãn chương trình và dữ liệu So trùng các tham cứu nội và ngoại (internal/external reference)  Một executable file có các thành phần gần giống với object file trừ các phần: relocation information, symbol table và debugging information  Các object file, ngoài các chương trình do người dùng (user) viết, còn có các trình con viết sẵn trong thư viện (library) do compiler cung cấp, do người dùng tạo lập hay BK từ các nguồn chuyên biệt TP.HCM 9/11/2015 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 64