Compilando instruções com ou sem Sinal, Overflow e Imediato no MIPS

Oi pessoal! Tudo bem? No último artigo eu falei sobre o SINAL dos números e também sobre o OVERFLOW. Hoje vou apresentar a vocês algumas instruções que foram projetadas para lidar com isso. Vamos começar então?

Adição com Overflow – ADD

Esta operação aritmética nós já aprendermos, lá no terceiro artigo!

Adição sem Overflow – ADDU

Esta operação aritmética funciona praticamente da mesma forma que a Adição com Overflow, porém esta instrução não retém o overflow e, apenas a título de curiosidade, ADDU significa ADD Unsigned Word, isto é, traduzindo literalmente: Adição de Palavras Sem sinal. Esta operação é para módulos aritméticos de 32 bits que não são retidos no overflow, sendo apropriada para aritmética sem sinal, como a aritmética de endereços ou ambientes aritméticos inteiros que ignoram o overflow, como acontece na aritmética da linguagem C.

ADDU rd, rs, rt                      # rd = rs + rt

Exemplo:

ADDU $s0, $s1, $s2              # s0 = s1 + s2

Onde rd é o registrador destino, rs é o primeiro operando e rt é o segundo operando. O formato é o seguinte:

opcode	rs	rt	rd	shamt	funct
0				0	(33)2 ou (0x21)16
6 bits	5 bits	5 bits	5 bits	5 bits	6 bits

Exemplo:

opcode	rs	rt	rd	shamt	funct
0	$s1	$s2	$s0	0	33
0	17	18	16	0	33
000000	10001	10010	10000	00000	100001

Para testarmos essa instrução no Mars, devemos, antes de qualquer coisa, carregar valores para os registradores temporários e depois realizar a soma. Algo interessante a se falar aqui é que, ao usar o LI, o MARS mostra uma mensagem, explicando o tipo de imediato que será carregado de acordo com o imediato que você digitou, veja:

Traduzindo as mensagens (ao pé da letra praticamente):

li $t1, -100                  define $t1 como um imediato de 16 bits com sinal estendido

li $t1, 100                   define $t1 como um imediato de 16 bits sem sinal com zero estendido

li $t1, 10000               define $t1 como um imediato de 32 bits

Zero-extended, ou zero estendido, significa que os bits “não utilizados” de ordem mais alta são zeros. Bem, vamos testar então o nosso código com os seguintes valores:

$s1	$s2	$s0
-10	-15	(-10)           +  (-15) =         -25
-10	+15	(-10)           +  (+15) =       +5
+10	-15	(+10)          +  (-15) =         -5
+10	+15	(+10)          +  (+15) =        +25
-100	-150	(-100)         +  (-150) =       -250
-100	+150	(-100)         +  (+150) =       +50
+100	-150	(+100)        +  (-150) =        -50
+100	+150	(+100)        +  (+150) =       +250
-1.000	-1.500	(-1.000)      +  (-1.500) =     -2.500
-1.000	+1.500	(-1.000)      +  (+1.500) =    +500
+1.000	-1.500	(+1.000)     +  (-1.500) =     -500
+1.000	+1.500	(+1.000)     +  (+1.500) =    +2.500
-10.000	-15.000	(-10.000)    +  (-15.000) =    -25.000
-10.000	+15.000	(-10.000)    +  (+15.000) =   +5.000
-10.000	-15.000	(+10.000)   +  (-15.000) =     -25.000
-10.000	+15.000	(+10.000)   +  (+15.000) =    +5.000

Você fará o teste manualmente ok, nada de fazer um Array pra ir mais rápido, pois a intenção aqui é que você analise o que está acontecendo. Seguindo o código abaixo, você substituirá os valores em $s0 e $s1 conforme a tabela e a cada par de valores, vai executar o arquivo .asm, verificando os valores em hexadecimais e os estados dos registradores. Você vai perceber que quando o número é negativo (-), o “número” hexadecimal correspondente será F e, quando o número for positivo (+), zeros serão adicionados à esquerda.

Adição com Imediato e com Overflow – ADDI

Esta instrução já foi estudada no 15.º artigo

Adição com Imediato e sem Overflow – ADDIU

Esta operação aritmética funciona praticamente da mesma forma que a Adição com Imediato e com Overflow, e significa Add Immediate Unsigned Word, ou Adição Imediata de Palavras sem Sinal. Esta operação é para módulos aritméticos de 32 bits que não são retidos no overflow, sendo apropriada para aritmética sem sinal, como na aritmética de endereços ou ambientes aritméticos inteiros que ignoram o overflow, como a aritmética da linguagem C.

ADDIU rt, rs, imm                # rt = rs + imm

Exemplo:

ADDIU $s0, $s1, 20              # s0 = s1 + 20

Onde rd é o registrador destino, rs é o primeiro operando e rt é o segundo operando. O formato é o seguinte:

opcode	rs	rt	imm
9
6 bits	5 bits	5 bits	16 bits

Exemplo:

opcode	rs	rt	imm
9	16	17	20
001001	10000	10001	0000 0000 0001 0100

No Mars ficará da seguinte forma:

Mais uma vez aconselho a fazer o teste para a Tabela de valores apresentada em ADDU.

Subtração com Overflow – SUB

Esta operação aritmética nós já aprendermos, lá no terceiro artigo!

Subtração sem Overflow – SUBU

Esta operação aritmética funciona praticamente da mesma forma que a Subtração com Overflow, e significa Subtract Unsigned Word, ou Subtração de Palavras sem Sinal. Esta operação é para módulos aritméticos de 32 bits que não são retidos no overflow, sendo apropriada para aritmética sem sinal, como na aritmética de endereços ou ambientes aritméticos inteiros que ignoram o overflow, como a aritmética da linguagem C.

SUBU rt, rs, rt            # rt = rs + rt

Exemplo:

SUBU $s0, $s1, $s2               # s0 = s1 + s2

Onde rd é o registrador destino, rs é o primeiro operando e rt é o segundo operando. O formato é o seguinte:

opcode	rs	rt	rd	shamt	funct
0				0	(35)2 ou (0x23)16
6 bits	5 bits	5 bits	5 bits	5 bits	6 bits

Exemplo:

opcode	rs	rt	rd	shamt	funct
0	$s1	$s2	$s0	0	35
0	17	18	16	0	35
000000	10001	10010	10000	00000	100011

No Mars ficará da seguinte forma:

Conclusão

Como vocês puderam ver, as instruções se comportam praticamente da mesma forma. Tendo como base estes exemplos, vocês já serão capazes de entender o funcionamento das outras. Como sugestão para aprofundar seus estudos, acesse o site do MIPS Technologies, baixe todo o material correspondente a MIPS32bits e dê uma olhada na descrição das instruções. A propósito, muito do que temos estudado nesta série tem como fonte esses documentos, inclusive este artigo! É isso pessoal, bons estudos e até o próximo artigo.

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