Instructions: Language of the Computer - 2

• Memory 명령어

  • RV64I : 64bit, RV32I : 32bit

  

  • 메모리 addressing

    • 메모리 주소는 32bit 정수형주소이다. (2진수 32자리 → 16진수 8자리, 그림참고!)
    • 0x라는 접미사가 붙은 숫자는 16진수이다!

    

    • 메모리 계산

      • g = h + A[8]; c코드의 내용을 예시로 들어보자! A는 정수형배열
      • 배열안에 있는 요소의 주소 = 0x1000 + 4*i (i는 인덱스번호)
        • 0x1000을 base address, 4*i를 offset이라 한다.

      

      • base address & offset

        • lw x5, 32(x3) → 32가 offset, x3이 base register가 된다.
          • 32 = 4*8이므로 0x1000(16진수)+32(10진수 → 16진수는 0x20) = 0x1020 즉, A[0+8]을 의미한다.

        

        • li를 0x1020으로 했으면 offset없이 로드가 가능하다.

      • 또 다른 예시

      

                   **lw a, b → b를 a로 가져옴**
      
                   **sw a, b → b에 a를 저장**
      

      • 또또다른예시

      

      • lw, lh, lb, lhu, lbu (u는 unsigned)

        • w, h, b의 차이는 Word(4byte), half-word(2byte), byte 의 차이이다.
        • load : 메모리로부터 레지스터로 값을 가져오는 것
          • load할때, 만약 2byte면(레지스터는 4byte) extension을 해줘야한다.
            • unsigned는 zero extension(앞을 0으로 채우는)해주면되고, signed는 sign extension(sign 비트로 앞을 채우는)해주면 된다.
        • load는 i-format이므로 다음과 같이 바꿔준다. offset값이 immediate가 됨

        

        • 문제에서 imm = -123인데 구별방법(명령어에 u가 붙어있지 않기에 signvalue)
          • imm 12bit를 보고 최상위비트가 1이면 음수구나! 생각하고 2의 보수 방법 채택 : bit를 다 뒤집고 +1

            • 1111 1000 0101 → 0000 0111 1011 이 숫자를 계산 → 123 → 앞에 - 붙이면됌

              = -123

      • sw, sh, sb

        • store : 레지스터로부터 얻은 값을 메모리에 저장하는 것
          • store은 메모리에 저장하는 것이므로(메모리는 레지스터처럼 4bit이렇게 정해져있지 않아서 extension과 상관이 없다!)
        • store는 s-format형식이기 때문에 다음과 같다!

          • s-format (s는 store를 의미) offset값이 immediate가 됨

          • rs2(x1)의 값을 rs1(x2)의 주소값 +

            

            • immediate값을 0~4 / 5~11까지 분리하고 그림과 같이 배치한다.
            • 그러면 다음과 같은 결과값이 나온다.

            

    • R-format, I-format, S-format 비교

      

      • 형광펜 칠한 곳이 공통 부분

    • 32-bit 상수

      • 12bit상수까지는 immediate부분이 문제없이 처리했다.

      • 하지만 12bit보다 더 큰 상수를 사용할 때가 있을 것이다.

        • lui : lui rd, constant → 상수의 하위 20비트를 rd의 [31:12]에 복사하고, rd의 하위 12비트를 0으로 설정한다.
        • 예시 (원래 0x123인데 하위 12비트에 0이 추가 된 셈이라 0x123000으로 바뀜)

        

        • 그래서 li x10, 0x12345678(32bit 모두사용하는 상수)을 실행하면
          • lui x10, 0x00012345 → 0x12345000
          • addi x10,x10,0x00000678
            • ⇒ 0x12345000 + 0x00000678
          • 이렇게 2줄이 실행된다!

      • lui는 U-format형식이다!

        

      • lui rd, 0x12345 → rd의 값(imm)에 12~31이 12345가 된다. → rd = 0x12345000

    • Enidanness 엔디언(메모리와 같은 공간에 배열하는 방법) (왼쪽이 주소값이 낮음을 가정)

      

      • Big Endian : 낮은 값의 주소에 높은 순서대로 배치(낮은 주소 - 높은 자릿수)

        • 0x12 0x34 0x56 0x78 이런식으로 배치
        • MIPS, SPARC가 사용
        • 좀더 이해하기 쉽다(우리가 평소에 사용하는 방식)

      • Little Endian : 낮은 값의 주소에 낮은 순소대로 배치(높 주소 - 높은 자릿수)

        • 0x78 0x56 0x34 0x12 이런식으로 배치
        • x86, RISC-V가 사용

      • 주의점!

        • 4byte 즉, 32bit = 16진수로 8자리의 숫자를 읽을때는 중요하지 x
          • lw할때는 상관없고, lh, lb할때만 신경쓰자
          • 그보다 작은 숫자를 읽을때가 중요! (그림참고해서 기억하자!)

        

    • PC Program Counter 프로그램 카운터 (레지스터값이고, x0~x31에 해당하지 않음)

      • 현재 명령어의 메모리 주소 값을 가리킨다.
      • 4byte형식이다.

      

    • 조건문 conditional operation

      • Branch 가지치기를 이용
        • 조건을 만족하면 Jump를 통해 바디명령어를 실행함
        • 조건을 만족하지 못하면 그냥 순서대로 다음 명령어를 읽음
        • beq rs1, rs2, L1 (branch equal)
        • bne rs1, rs2, L2 (branch not equal)
        • blt rs1, rs2, L3 (branch less than)
        • bge rs1, rs2, L4 (branch greater or equal)
      • 예시

      

      • 중요한 부분은 beq x0, x0, Exit이다!
      • 또다른예시 (반복문)

    

    얘를 최적화하면 다음과 같다.

    

    loop_end 문자열을 문자하나씩 쪼개면 8byte가 나옴 → 바이너리 인코딩할때와 형식이 맞지않음

    • PC값을 이용하자!
    • Jump 명령어
    • Encoding 요약
    • Encoding된 명령어 보는순서