[CA] Chapter 5-2: Word addressing Exercies

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앞에서 공부했듯이 I-type과 J-type 명령어는 표현할 수 있는 주소 범위가 제한되었었다.

• I-type의 제한을 극복하기 위해 PC-Relative Addressing을 사용
  1. 현재 프로그램 카운터(PC) 값에서 시작
  2. PC에 4를 더함 (다음 명령어 위치)
  3. 16비트 오프셋에 4를 곱함 (바이트 단위로 변환)
  4. 이 값을 더해 최종 목표 주소 계산

목표 주소 = PC + 4 + (오프셋 × 4)

• J-type의 제한을 극복하기 위해 Pseudo-Direct Addressing을 사용
  1. PC의 상위 4비트(31-28)를 가져옴
  2. 명령어에 포함된 26비트 주소에 2비트 ‘00’을 추가 (워드 정렬을 위해)
  3. 이 두 부분을 연결(concatenate)하여 32비트 주소 생성

목표 주소 = PC[31:28] :: (명령어_인덱스 << 2)

PC-Relative Addressing 예제

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0x00400000    addi $t0, $zero, 5    # 카운터를 5로 초기화
              addi $t1, $zero, 0    # 합계 = 0
loop:         beq $t0, $zero, end   # 카운터가 0이면 루프 종료
              add $t1, $t1, $t0     # 합계에 카운터 추가
              addi $t0, $t0, -1     # 카운터 감소
              j loop                # 루프 시작으로 돌아가기
end:          nop                   # 프로그램 종료

✅명령어 주소:

• addi @ 0x00400004
• addi @ 0x00400008
• beq @ 0x0040000C
• add @ 0x00400010
• addi @ 0x00400014
• j @ 0x00400018
• nop @ 0x0040001C

beq 명령어의 오프셋은 어떻게 구할까?

• beq의 PC = 0x0040000C
• Target address(end) = 0x0040001C
• Target address = (PC + 4) + (offset * 4)
• = (0x0040000C + 4) + (X × 4) = 0x0040001C
• 0x00400010 + (X × 4) = 0x0040001C
• X × 4 = 0x0040001C - 0x00400010 = 0x0000000C = 12
• X = 3 beq의 offset은 3

추가 예제:

Pseudo-Direct Addressing 예제

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앞의 동일한 프로그램에서 j 명령어 주소 필드 계산

0x00400000    addi $t0, $zero, 5    # 카운터를 5로 초기화
              addi $t1, $zero, 0    # 합계 = 0
loop:         beq $t0, $zero, end   # 카운터가 0이면 루프 종료
              add $t1, $t1, $t0     # 합계에 카운터 추가
              addi $t0, $t0, -1     # 카운터 감소
              j loop                # 루프 시작으로 돌아가기
end:          nop                   # 프로그램 종료

j 명령어의 주소 필드 계산:

• j 명령어의 PC = 0x00400014
• Target address(loop) = 0x00400008
• Target address = PC[31:28] :: (X * 4)
• = 0x0[31:28] :: (X × 4) = 0x00400008
• X * 4 = 0x00400008
• X = 0x00400008 ÷ 4 = 0x00100002 = 2

추가 예제: