Descrição das Instruções a Implementar (opção A)

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Instruções de Referência à Memória

Carrega palavra (load word: lw)

Carrega um registrador, determinado na instrução ($t), com a palavra localizada na posição de memória que é o resultado da soma do conteúdo do segundo registrador (também definido na instrução: $s) e o valor imediato. O imediato possui 16 bits.

Instrução	Formato	Opcode/Funct	Operação (sintaxe estilo C)
lw $t, imediato($s)	I	0x23 / NA	$t = MEM[endereço]; PC += 4;

O valor do endereço é dado pela soma de dois inteiros de 32 bits:

O primeiro, chamado de base, é o conteúdo do registrador definido na instrução ($s);
E o segundo, chamado de deslocamento, é gerado pela extensão do sinal do campo imediato (que é de 16 bits).

A extensão do sinal do valor imediato, cria um valor de 32 bits, onde:

Os 16 bits mais significativos (31~16) = {imediato[15]}. Ou seja, repete 16 vezes o valor do bit 15 do valor imediato;
Os 16 bits menos significativos (15~0) = imediato. Ou seja, o próprio imediato.

O seja, o endereço é a soma do conteúdo do registrador com o seguinte agregado:

endereço = ( R[$s] + {16{imediato[15]}, imediato} ).

Armazena palavra (store word: sw)

Armazena o conteúdo de um registrador, definido na instrução ($t), na posição de memória determinada pela soma do conteúdo de um segundo registrador (também definido na instrução: $s) com o valor imediato. O imediato possui 16 bits.

Instrução	Formato	Opcode/Funct	Operação (sintaxe estilo C)
sw $t, imediato($s)	I	0x2B / NA	MEM[endereço] = $t; PC += 4;

O valor do endereço é dado pela soma de dois inteiros de 32 bits:

O primeiro, chamado de base, é o conteúdo do registrador definido na instrução ($s);
E o segundo, chamado de deslocamento, é gerado pela extensão do sinal do campo imediato (que é de 16 bits).

A extensão do sinal do valor imediato, cria um valor de 32 bits, onde:

Os 16 bits mais significativos (31~16) = {imediato[15]}. Ou seja, repete 16 vezes o valor do bit 15 do valor imediato;
Os 16 bits menos significativos (15~0) = imediato. Ou seja, o próprio imediato.

O seja, o endereço é a soma do conteúdo do registrador com o seguinte agregado:

endereço = ( R[$s] + {16{imediato[15]}, imediato} ).

Instruções Lógicas e Aritméticas

Soma (add)

Soma o conteúdo de dois registradores, definidos na instrução, e armazena o resultado em um terceiro registrador (também definido na instrução), que pode, ou não, ser um dos dois anteriores.

Instrução	Formato	Opcode/Funct	Operação (sintaxe estilo C)
add $d, $s, $t	R	0x0 / 0x20	$d = $s + $t; PC += 4;

Subtração (sub)

Faz a subtração entre o conteúdo de dois registradores, definidos na instrução, e armazena o resultado em um terceiro registrador (também definido na instrução), que pode, ou não, ser um dos dois anteriores.

Instrução	Formato	Opcode/Funct	Operação (sintaxe estilo C)
sub $d, $s, $t	R	0x0 / 0x22	$d = $s - $t; PC += 4;

E lógico (and)

Executa a operação lógica “E”, bit a bit, entre o conteúdo de dois registradores, definidos na instrução, e armazena o resultado em um terceiro registrador (também definido na instrução), que pode, ou não, ser um dos dois anteriores.

Instrução	Formato	Opcode/Funct	Operação (sintaxe estilo C)
and $d, $s, $t	R	0x0 / 0x24	$d = $s & $t; PC += 4;

OU lógico (or)

Executa a operação lógica “OU”, bit a bit, entre o conteúdo de dois registradores, definidos na instrução, e armazena o resultado em um terceiro registrador (também definido na instrução), que pode, ou não, ser um dos dois anteriores.

Instrução	Formato	Opcode/Funct	Operação (sintaxe estilo C)
or $d, $s, $t	R	0x0 / 0x25	$d = $s \| $t; PC += 4;

Comparação Menor Que (set if less than: slt)

Compara o conteúdo de dois registradores (definidos na instrução) e indica o resultado em um terceiro registrador (também definido na instrução). Usando o exemplo da tabela abaixo, se o conteúdo do registrador $s for menor que o conteúdo do registrador $t, o registrador $d recebe o valor 1. Caso contrário, $d recebe o valor 0.

Instrução	Formato	Opcode/Funct	Operação (sintaxe estilo C)
slt $d, $s, $t	R	0x0 / 0x2A	$d = ($s < $t ? 1: 0); PC += 4;

Os registradores comparados contém inteiros com sinal.

Instruções de Desvio

Desvia Se Igual (branch equal: beq)

Compara o conteúdo de dois registradores definidos na instrução. Se forem iguais, desvia para o endereço definido por (PC+4)+(extSinal(imediato << 2)). Caso contrário, continua na próxima instrução.

Instrução	Formato	Opcode/Funct	Operação (sintaxe estilo C)
beq $s, $t, imediato	I	0x04 / NA	if($s == $t) PC += 4 + (Imediato << 2) else PC += 4;

Ou seja, o endereço de desvio é a soma do PC+4 e do agregado:

endereço = (PC + 4) + ({14{imediato[15]}, imediato, 0, 0}).

Salto incondicional (jump: j)

Instrução	Formato	Opcode/Funct	Operação (sintaxe estilo C)
j valor	J	0x02 / NA	PC = destino;

O valor de destino é calculado da através do seguinte agregado:

destino = {(PC+4)[31:28] , valor, 0, 0}

Ou seja, os quatro bits mais significativos do PC+4, concatenado com os 26 bits do campo valor, concatenado com dois bits com o valor 0.

Formato das Instruções

Tipo R:

Formato	Bits:
	31 ~ 26	25 ~ 21	20 ~ 16	15 ~ 11	10 ~ 6	5 ~ 0
tipo R	0x0	Rs	Rt	Rd	sem uso	funct

Tipo I:

Formato	Bits:
	31 ~ 26	25 ~ 21	20 ~ 16	15 ~ 0
tipo I	opcode	Rs	Rd	valor imediato (16 bits)

Tipo J:

Formato	Bits:
	31 ~ 26	25 ~ 0
tipo J	opcode	valor imediato (26 bits)

Instruções a Implementar (opção B)

Instruções

O subconjunto “B” possui as instruções do subconjunto “A” e adiciona as listadas abaixo:

A instrução de carga:
- Carrega imediato para 16 bits MSB (load upper immediate: lui).
As instruções lógico-aritméticas:
- Soma com imediato (addi);
- E lógico com imediato (ANDI);
- OU lógico com imediato (ORI);
- Comparação menor que imediato (set if less than: slti).
As instruções de desvio:
- Desvio se não igual (branch not equal: bne);
- Salto e conecta (jump and link: jal);
- Salto por registrador (jump register: jr).

Funcionamento

Cabe ao aluno pesquisar o funcionamento dessas instruções.

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