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검색어 'MIPS'에 대한 9 개의 검색 결과

2010/03/21 [MIPS] MIPS assembler simulator XSPIM by GUNDAM (8)
2010/01/03 [MIPS] Assembler 코드 살펴보기 - 4 by GUNDAM
2009/12/30 [MIPS] Assembler 코드 살펴보기 - 3 by GUNDAM
2009/12/29 [MIPS] Assembler 코드 살펴보기 - 2 by GUNDAM
2009/12/26 [MIPS] Assembler 코드 살펴보기 by GUNDAM
2009/12/20 [MIPS] Simulator by GUNDAM
2009/12/17 [MIPS] OSX에서 MIPS C Compiler를 빌드하기 by GUNDAM
2009/06/09 Computer Architecture 강의 자료 by GUNDAM
2009/01/30 DSP Design [2] by GUNDAM

[MIPS] MIPS assembler simulator XSPIM

2010/03/21 20:05 / ASIC SoC

Computer archiecture 서적의 바이블인 Computer organization and design 에 보면

부록에서 SPIM이라는 MIPS Processor 시뮬레이터에 대한 언급이 나옵니다.

Assembler로 코딩한 것을 테스트 해 볼 수 있는 시뮬레이터입니다.

최신 버전이 8 이고 아래 사이트에 가면 다운로드 할 수 있습니다.

http://pages.cs.wisc.edu/~larus/spim.html

소스 코드로 다운로드할 수 있는데 빌드는 크게 어려운 점이 없으므로 쉽게 할 수 있습니다.

특징은 다른 시뮬레이텨들은 대부분 Binary 파일을 로드해서 사용하도록 되어 있는데 이 XSPIM/SPIM은 assembler파일을 로드해서 사용할 수 있도록 되어 있습니다. 그리고 다양한 OS에 포팅되어 있어서 리눅스는 물론이고 OSX까지 포팅되어 있습니다. MIPS 어셈블러를 테스트 해보고 싶은 분들에게는 좋은 출발점이 될 수 있는 프로그램입니다.

창을 열면 위와 같이 GUI창이 나오는데 마치 DDD를 보는 것 같은 느낌입니다.

용법은 대개 쉬워서 가운데 부분에 있는 버튼들을 잘 두들기면 됩니다.

실행 방법

xspim assembler_file_name

입니다.

예를 들어서 tt.endians.s 라는 어셈블러 파일을 실행하고 싶으면 다음과 같이 합니다.

xspim tt.endians.s

그러면 다음과 같이 창이 나타납니다.

Step 커맨드 버튼을 눌르면 한 스텝씩 진행됩니다.

몇가지 System Function을 지원하는데 그중에 하나가 print문입니다.

tt.endians.s 파일은 아래와 같습니다.

......

.data

saved_ret_pc: .word 0 # Holds PC to return from main

m3: .asciiz "The next few lines should contain exception error messages\n"

m4: .asciiz "Done with exceptions\n\n"

m5: .asciiz "Expect an address error exception:\n "

m6: .asciiz "Expect two address error exceptions:\n"

.text

.globl main

main:

sw $31 saved_ret_pc

.data

lb_: .asciiz "Testing LB\n"

lbd_: .byte 1, -1, 0, 128

lbd1_: .word 0x76543210, 0xfedcba98

.text

li $v0 4 # syscall 4 (print_str) <--

la $a0 lb_

syscall

la $2 lbd_

lb $3 0($2)

bne $3 1 fail

lb $3 1($2)

bne $3 -1 fail

lb $3 2($2)

bne $3 0 fail

lb $3 3($2)

bne $3 0xffffff80 fail

.......

위에서 보는 것 처럼 $v0에 4를 넣고 (print str system call 번호입니다.)

$a0에 해당 스트링의 어드레스를 넣은 뒤에 syscall을 수행하면 위의 그림처럼 메시지가 출력됩니다.

디버깅시에 편한 용법입니다.

디버깅 창의 제일 밑에보면 수행되는 명령어 시퀀스를 하나씩 출력합니다.

SPIM Version 8.0 of January 8, 2010

See the file README for a full copyright notice.

Loaded: /usr/local/lib/spim/exceptions.s

[0x00400000] 0x8fa40000 lw $4, 0($29) ; 183: lw $a0 0($sp) # argc

[0x00400004] 0x27a50004 addiu $5, $29, 4 ; 184: addiu $a1 $sp 4 # argv

[0x00400008] 0x24a60004 addiu $6, $5, 4 ; 185: addiu $a2 $a1 4 # envp

[0x0040000c] 0x00041080 sll $2, $4, 2 ; 186: sll $v0 $a0 2

[0x00400010] 0x00c23021 addu $6, $6, $2 ; 187: addu $a2 $a2 $v0

[0x00400014] 0x0c100009 jal 0x00400024 [main] ; 188: jal main <--

[0x00400024] 0x3c011001 lui $1, 4097 ; 45: sw $31 saved_ret_pc

[0x00400028] 0xac3f0000 sw $31, 0($1)

[0x0040002c] 0x34020004 ori $2, $0, 4 ; 52: li $v0 4 # syscall 4 (print_str)

[0x00400030] 0x3c011001 lui $1, 4097 [lb_] ; 53: la $a0 lb_

[0x00400034] 0x342400a2 ori $4, $1, 162 [lb_]

[0x00400038] 0x0000000c syscall ; 54: syscall

[0x0040003c] 0x3c011001 lui $1, 4097 [lbd_] ; 56: la $2 lbd_

[0x00400040] 0x342200ae ori $2, $1, 174 [lbd_]

[0x00400044] 0x80430000 lb $3, 0($2) ; 57: lb $3 0($2)

[0x00400048] 0x34010001 ori $1, $0, 1 ; 58: bne $3 1 fail

[0x0040004c] 0x14230243 bne $1, $3, 2316 [fail-0x0040004c]

[0x00400050] 0x80430001 lb $3, 1($2) ; 59: lb $3 1($2)

[0x00400054] 0x3c01ffff lui $1, -1 ; 60: bne $3 -1 fail

00400014 에서 JAL을 하므로 00400024로 점프합니다. 이것은 main에 해당되는 어드레스입니다.

따라서 System Reset시에는 00400000부터 시작함을 알 수 있습니다.

해당되는 코드는

./CPU/exception.S

파일에 있습니다. 해당 파일을 보면

.......

# Standard startup code. Invoke the routine "main" with arguments:

# main(argc, argv, envp)

.text

.globl __start

__start:

lw $a0 0($sp) # argc

addiu $a1 $sp 4 # argv

addiu $a2 $a1 4 # envp

sll $v0 $a0 2

addu $a2 $a2 $v0

jal main <--

nop

li $v0 10

syscall # syscall 10 (exit)

.globl __eoth

__eoth:

.......

으로 되어 있어서 _start부터 리셋 스타트가 시작되고 있음을 알 수 있습니다.

여기서 jal main을 수행하므로 여기서 유저가 짠 프로그램으로 점프 하고 있습니다.

GUNDAM 이 작성.

TAGS MIPS, OSX, simulator, SPIM, XSPIM

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박찬오 2010/03/23 23:32 편집/삭제 댓글 작성 댓글 주소

이거 기억납니다. mmu랑 cash 동작을 관찰 해보려고
다운 받았는데 아무리 봐도 없어 저자 한테 물어보니
그런 것 없이 명령어만 시뮬레이션이 된다고 해서 결국
arm 시뮬레이터로 리눅스 돌려보고 끝났습니다..-.- 엉뚱한 결말
GUNDAM 2010/03/23 23:59 편집/삭제 댓글 작성 댓글 주소

잘 다녀오셨는가 ?
안그래도 연락없길래..
무슨 일 있나 궁굼했는데
건강하게 다녀왔으면 회사에 한번 놀러와
dike 2010/03/30 01:25 편집/삭제 댓글 작성 댓글 주소

안녕하세요, 건담님.
건담님 포스팅을 보고 mips cross compiler 환경을 맥에서 구성하여서
현재 공부를 하고있는 학생입니다..^^

물어볼게 있어서 염치불구하고 이렇게 질문드립니다.

제가 gcc 3.4.4 에 toolchain 잘 구성하고 mipsel-unknown-linux-gcc -S test.c
이런식으로 컴파일을 하면 잘 되고, 인스트럭션들도 .s 안에 잘 생성되는듯 싶습니다.

그런데 제가 배우는 책과 인스트럭션이 상이한부분이 많아서요,

NOT 을 원래 0과 nor 하여 수행하는데 제 SPIM 에서는 xor 랑 비교한 후 다른 작업을하고..
i(n>1) 과 같은 것도 slt->beq 를 거치지 않고 바로 bgtz 로 가버리네요..

제 요지는 현재 컴파일러가 만들어주는 인스트럭션들은 MIPS 용 인스트럭션은 맞지만
버젼이 다르거나.. 하는 문제가 있다는 겁니다. (제가 배우는 책하구요.)

제 책은 대학교재로 쓰이고있어서 가능하면 이수준으로 맞추고 싶은데 혹시 여기에 대해서 조언해주실수 있나요..?

기다리겠습니다 . 감사합니다.
- GUNDAM 2010/03/30 09:04 편집/삭제 댓글 주소
  
  질문하신 요지는 현재 배우시는 책하고 , 컴파일러에 의해서 생성되는 어셈블러하고 틀리는 문제여서, 이를 맞추고 싶으시다는 의미로 이해가 됩니다.
  
  현재 배우시는 책이 어떤것인지 잘 모르겠습니다만,
  
  컴파일러를 가지고 아키텍쳐를 바꾸어가며, 테스트를 해보니 모두 0과 NOR를 해버리고 있습니다.
  
  이 경우에 해당되는 지는 모르겠으나, 일반적인 경우에도 Compiler의 지속적인 성능 개선으로 인해 컴파일러의 버전이 틀려지면, 같은 C 코드를 넣어도 틀린 어셈블러가 생성이 되는 경우가 있습니다. 따라서 교재가 쓰여진 시점의 Compiler를 구하신다면 같은 어셈블러를 생성할 가능성이 있을 것 같지만, 통상 교재는 몇년 전의 버전이므로, 지금의 컴파일러로는 같은 코드가 나오기 힘들다고 생각됩니다.
  
  문의하신 내용을 보면 어느정도 어셈블러를 이해하고 계신듯 한데 그러면 필요에 따라서 어셈블러로 직접 코딩하는 것이 한 방법일 듯 합니다.
  
  도움이 안되는 답변을 드립니다.
dike 2010/03/30 09:57 편집/삭제 댓글 작성 댓글 주소

앗, GUNDAM 님, 답변감사합니다.

건담님GCC 에서는 0 과 NOR 를 한다는 말씀이신가요?

제 컴파일러는 현재 !a 과 같은 라인을 컴파일할 때
xori $2,$2,0x0
sltu $2,$2,1
이렇게 컴파일을 하고있습니다.

컴파일커맨드는 mipsel-unknwon-linux-gnu-gcc -S file.c
이런식으로 하고 있는데요,

제가 무엇을 잘못해서 저렇게 어셈블러가 나오는 것일까요? ^^;
건담님 컴파일러처럼만 컴파일 되면 됩니다 ..ㅎㅎ
- GUNDAM 2010/03/30 12:20 편집/삭제 댓글 주소
  
  제가 질문을 잘못 이해 했는것 같습니다.
  
  ~a와 !a는 당연히 틀립니다.
  ~a는 logical not을 의미하고
  
  !a는 relational not을 의미합니다.
  
  즉 전자는 논리연산할 때에 NOT이 되고
  후자는 관계연산을 의미하는 NOT입니다.
  
  전자로 할 경우에는 원하시는 대로 0과 nor을 하게 되고
  후자로 할 경우에는 작성하신 코드대로 sltu를 하게 됩니다.
  
  if ( a < 0 ) 과 같은 의미가 되겠네요
  
  int foo( int a )
  {
  return ~a;
  }
  
  int foo2( int a )
  {
  return !a;
  }
  
  를 넣고 컴파일 해보시면 아래와 같이 나옵니다.
  
  .file 1 "test2.c"
  .section .mdebug.abi32
  .previous
  .gnu_attribute 4, 1
  .text
  .align 2
  .globl foo
  .set nomips16
  .ent foo
  .type foo, @function
  foo:
  .frame $sp,0,$31 # vars= 0, regs= 0/0, args= 0, gp= 0
  .mask 0x00000000,0
  .fmask 0x00000000,0
  .set noreorder
  .set nomacro
  
  j $31
  nor $2,$0,$4
  
  .set macro
  .set reorder
  .end foo
  .size foo, .-foo
  .align 2
  .globl foo2
  .set nomips16
  .ent foo2
  .type foo2, @function
  foo2:
  .frame $sp,0,$31 # vars= 0, regs= 0/0, args= 0, gp= 0
  .mask 0x00000000,0
  .fmask 0x00000000,0
  .set noreorder
  .set nomacro
  
  j $31
  sltu $2,$4,1
  
  .set macro
  .set reorder
  .end foo2
  .size foo2, .-foo2
  .ident "GCC: (GNU) 4.4.2"
  
  과 같습니다.
  
  당연한 이야기이지만 컴파일 하실떄 -O2로 하시는거죠 ?
dike 2010/03/30 20:30 편집/삭제 댓글 작성 댓글 주소

아!!!! 그렇군요!! 잘나옵니다!
제가 이번에 막 공부를 하는 입장이라서요, ㅎㅎㅎ
크 정말정말 감사합니다 더욱 열심히 공부할 마음이 생기네요. ㅎㅎㅎ

아 그런데 제가 그냥 optimazition option 안주고 컴파일하는데요,

-O2 옵션을 주니까 제가 공부한 부분을 넘어서는 것들이 나오는거같아요
lw $25,%call16(fact)($28) 이런거같은..

그냥하면 문제가 있나요? ㅠ ㅎㅎ
- GUNDAM 2010/03/31 09:36 편집/삭제 댓글 주소
  
  -O2를 주고 안주고의 문제는 개인 취향의 문제이지만, Assembler와 C코드의 문맥상 흐름을 일치시킬려면 가능하면 주는 게 좋습니다.
  안그러면 같은 작업이지만 메모리로 데이터를 카피하고 또 올리고 (바느질 한다고 표현하기도 합니다.) 하는 작업을 하기 때문에, 문맥 흐름을 파악하는데 곤란한 경우가 많습니다. 어셈블러 한두 줄이면 될 코드를 열 몇줄동안 준비하고 반복한다고 생각하시면 됩니다.
  
  Assembler의 문법 문제는 한 두번 공부 하시면 해결 될 문제여서,
  Assembler와 C간의 상관 관계를 파악하는데에는 -O2를 주시고 하시는게 좋습니다.

[MIPS] Assembler 코드 살펴보기 - 4

2010/01/03 07:59 / Embedded

이번에는 Loop문이 어떻게 바뀌는지에 대해서 살펴 봅니다.

예제를 새로 짜는 것 보다는 기존에 있던것을 가지고 한번 해보겠습니다.

아래는 NEWLIB 라이브러리에 있는 memset 함수입니다.

참고로, newlib은 c에서 사용하는 여러가지 라이브러리를 embedded 등에서 사용할 수 있도록 제공해주는 라이브러리입니다. 다양한 프로세서에 포팅되어 있습니다. 대부분의 함수가 C로 코딩되어 있지만, 속도가 필요한 부분이나 프로세서에 종속적인 부분에 대해서는 assembler로 되어 있습니다.

주어진 어드레스 m에서 시작해서 주어진 값 c를 n개의 메모리에 차례로 기록하는 것입니다.

........

#define PREFER_SIZE_OVER_SPEED 1

_PTR

_DEFUN (memset, (m, c, n),

_PTR m _AND

int c _AND

size_t n)

{

#if defined(PREFER_SIZE_OVER_SPEED) || defined(__OPTIMIZE_SIZE__) || defined(__mips16)

char *s = (char *) m;

while (n-- != 0)

{

*s++ = (char) c;

}

return m;

#else

char *s = (char *) m;

int i;

unsigned wordtype buffer;

......

#ifdef -else에서 #else는 복잡한(?) 판단문을 가지고 있으므로 위의 #ifdef를 이용하기로 합니다.

그래서 PERFER_SIZE_OF_SPEED를 Define하여서 #ifdef로 컴파일 되게 합니다.

코드를 보면 S라고 하는 스타팅 어드레스는 주어진 인자 m으로 세팅됩니다.

이후 while에서 n을 하나씩 밑으로 카운트 하면서 주어진 인자 c를 S포인터에 기록합니다.

이후 S 포인터를 하나씩 증가시킵니다.

컴파일 커맨드는 아래와 같습니다.

mips-elf-gcc -S -O2 memset.c -o memset.s

컴파일 결과는 아래와 같습니다.

.file 1 "memset.c"

.section .mdebug.abi32

.previous

.gnu_attribute 4, 1

.text

.align 2

.globl memset

.set nomips16

.ent memset

.type memset, @function

memset:

.frame $sp,0,$31 # vars= 0, regs= 0/0, args= 0, gp= 0

.mask 0x00000000,0

.fmask 0x00000000,0

.set noreorder

.set nomacro

beq $6,$0,$L7

move $2,$4

sll $5,$5,24

sra $5,$5,24

move $3,$4

$L3:

addiu $6,$6,-1

sb $5,0($3)

bne $6,$0,$L3

addiu $3,$3,1

$L7:

j $31

nop

.set macro

.set reorder

.end memset

.size memset, .-memset

.ident "GCC: (GNU) 4.4.2"

위에서 보면 우선 $6이 $0과 같으면 $L7으로 분기하도록 되어 있습니다.

$0는 0 레지스터 값이므로 항상 0을 가집니다. 즉 주어진 카운트 값이 0이면 더이상 할 필요가 없으므로, 그냥 일을 마치고 돌아가는 것입니다.

따라서 $6이 인자 c (count)에 해당된다는 것을 알수 있습니다.

그리고 그 밑에

sll $5,$5,24

sra $5,$5,24

구분은 쉬프트 구문인데 $5를 왼쪽으로 24번 보냈다가 오른쪽으로 다시 24번 보내는 구문입니다.

뻉뻉이 돌리는 것인데요, 이렇게 하면 상위 24비트는 모두 0가 됩니다. 위의 구문은 그냥

and $5 , $5 , 0xFF와 같은 구문이 됩니다.

이렇게 해서 하위 8비트 즉 하위 1Byte만 사용한다는 것입니다. 인자 리스트를 쭈욱 보면 c에 해당하는 것이

함수 중간에서 char로 사용하고 있으므로 $5는 c에 해당하는 것임을 눈치밥으로 알수 있습니다.

.......

*s++ = (char) c; <-- 요기서 c가 char로 쓰이므로 불필요한 상위 24비트를 날려버리는 것이빈다.

....

이렇게 해서 필요한 / 사용할 데이터 타입과 변수들을 정리해 두고 whil에 해당하는 루프를 시작합니다.

$L3:

addiu $6,$6,-1

sb $5,0($3)

bne $6,$0,$L3

addiu $3,$3,1

을 살펴 봅니다.

$6이 카운트 값이라고 하였으니 addiu $6,$6,-1 구문은 자연스럽게

...

while (n-- != 0)

...

에서 n--에 해당함을 알 수 있습니다.

이제 갑자기 나온 레지스터 $3 이 보이는데 코드를 보면 레지스터 $5의 값을 어드레스 $3에 기록하는 것을 알 수 있습니다. 즉 메모리에 쓰는 어드레스를 $3에 기록합니다. 따라서 C코드에서 변수 s에 해당하는 것이 $3임을 알수 있습니다.

이후 카운트 값 레지스터 $6이 0이 아니면 계속 루프를 돌고 0이면 밑으로 내려가도록 되어 있습니다.

addiu $3,$3,1 은

어드레스를 1 증가시키는 것에 해당합니다.

*s++ = (char) c;

에서 s++에 해당합니다.

이는 loop를 돌때 마다 해야 하므로 branch delay slot에 해당하는 BNE다음 구문으로 집어 넣습니다.

이렇게 해서 loop를 돌고 끝나면 jump로 복귀하게 됩니다.

복귀 문인 j 문 다음에 있는 NOP는 그냥 Delay Slot을 사용하지 않도록 하기 위해서 0으로 넣어버린 것입니다.

GUNDAM 이 작성.

TAGS assembler, MIPS, newlib

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[MIPS] Assembler 코드 살펴보기 - 3

2009/12/30 17:09 / Embedded

이번에는 조건부 분기문을 한번 보도록 하겠습니다.

C 코드는 아래와 같습니다.

typedef long TYPE;

TYPE foo( TYPE i , TYPE j )

{

if ( i > j ) return i ;

else return j;

}

나중에 타입을 바꿀 경우를 생각해서 typedef로 선언했습니다.

비교해서 큰 값을 반환하는 것이 요지입니다.

.file 1 "test.c"

.section .mdebug.abi32

.previous

.gnu_attribute 4, 1

.text

.align 2

.globl foo

.set nomips16

.ent foo

.type foo, @function

foo:

.frame $sp,0,$31 # vars= 0, regs= 0/0, args= 0, gp= 0

.mask 0x00000000,0

.fmask 0x00000000,0

.set noreorder

.set nomacro

slt $2,$5,$4

movz $4,$5,$2

j $31

move $2,$4

.set macro

.set reorder

.end foo

.size foo, .-foo

.ident "GCC: (GNU) 4.4.2"

$4와 $5를 비교해서 그 결과를 $2에 저장합니다.

여기서 새롭게 등장하는 명령어가 movz입니다. 이 명령어는

if (GPR(rt) == 0 then rd <- rs

인 명령어입니다. 즉 주어진 값이 0 이면 이동 동작을 수행하라는 명령이죠.

위의 코드를 다시보면

slt 명령으로 set less then으로 세팅하고, 그 결과가 0 이면 $5를 $4로 아니면 그대로 진행합니다.

최종적으로 $4를 반환 레지스터인 $2로 이동함으로서 그 반환 값을 설정하도록 되어 있습니다.

ARM은 Instruction에 Condition Code를 넣어서 동작할 수 있도록 한 반면

MIPS는 Condition Code를 만들지 않고, 명령어를 운용하여서 분기문 내지 판단문을 처리할 수 있도록 하였는데, 위의 코드에서는 비교문을 SLT라는 명령어로 해결해서 다음 명령어에서 분기문의 효과를 내도록 되어 있습니다.

이럴때는 ARM Style이 더 낳을 것 같습니다.

GUNDAM 이 작성.

TAGS brench, MIPS, MOVEZ

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[MIPS] Assembler 코드 살펴보기 - 2

2009/12/29 14:58 / Embedded

앞서에 이어서 64비트 덧셈 코드를 테스트 해봅니다.

1. 64비트 덧셈

long long foo( long long i , long long j)

{

return i + j ;

}

../local/bin/mips-elf-gcc -S test4.c -o test4.S -O2 -march=mips32

.file 1 "test4.c"

.section .mdebug.abi32

.previous

.gnu_attribute 4, 1

.text

.align 2

.globl foo

.set nomips16

.ent foo

.type foo, @function

foo:

.frame $sp,0,$31 # vars= 0, regs= 0/0, args= 0, gp= 0

.mask 0x00000000,0

.fmask 0x00000000,0

.set noreorder

.set nomacro

addu $3,$7,$5

addu $4,$6,$4

sltu $2,$3,$7

j $31

addu $2,$2,$4

.set macro

.set reorder

.end foo

.size foo, .-foo

.ident "GCC: (GNU) 4.4.2"

64비트 덧셈은 뭐, 좀 쉽습니다.

[$4 : $5]

+ [$6 : $7]

-------------------

재미있는것은 캐리를 발생시키는 방식인데요 위의 어셈블러 코드를 보면

sltu가 있습니다. 이것은 두 수를 비교해서 앞에 수가 작으면 1을 세팅하다는 의미입니다.

캐리를 직접 계산하는 것으로 사용하는 명령어입니다.

비교하는 수를 보면 $5+$7을 더한 결과값 $3과 그 인자인 $7을 비교하는 것입니다.

즉 더해서 얻는 값이 인자보다 작다면 이는 자리수가 한자리 커졌다는 것을 의미합니다.

쉽게 정리하면

+ 7

-----

1 2

입니다. 이때 비교 하는 것은 7과 결과 2 입니다. 결과값 2가 7보다 작으므로 캐리가 발생한것으로 알 수 있다는 의미입니다. (그냥 캐리를 발생시키는게 더 빠를것 같기도 합니다.)

GUNDAM 이 작성.

TAGS 64bit, adder, assemnbly, instruction, MIPS, SLTU

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[MIPS] Assembler 코드 살펴보기

2009/12/26 09:04 / Embedded

굳은 머리 돌리기 위한 간단한 어셈블러 해석입니다.

오래간만에 어셈블러 한번 볼려고 하니 힘드네요

MIPS에서 어셈블러와 C의 연결을 볼려고 간단한 테스트를 해보는 것을 정리하였습니다.

1. 간단한 함수

int foo( int i , int j )

{

return i * j;

}

위 코드를 컴파일 해서 어셈블러를 확인합니다.

mips-elf-gcc -S -march=mips32 -O2 test.c -o test.S

그러면

LIBCFLAGS="-g -O2 ${flags}" \

.file 1 "test.c"

.section .mdebug.abi32

.previous

.gnu_attribute 4, 1

.text

.align 2

.globl foo

.set nomips16

.ent foo

.type foo, @function

foo:

.frame $sp,0,$31 # vars= 0, regs= 0/0, args= 0, gp= 0

.mask 0x00000000,0

.fmask 0x00000000,0

.set noreorder

.set nomacro

j $31

mul $2,$5,$4

.set macro

.set reorder

.end foo

.size foo, .-foo

.ident "GCC: (GNU) 4.4.2"

과 같은 코드를 얻을 수 있습니다.

코드를 보면 jump 다음에 mul을 하는 것을 알 수 있습니다. 즉 delay slot을 기본적으로 architecture에서 가지고 가므로, jump 명령이 먼저와도 분기를 마칠때에는 레지스터에 값이 기록되게 되어 있습니다.

리턴되는 값은 2번 레지스터에 기록되고

인자는 4번과 5번으로 기록됩니다.

2. unsigned 64비트 곱셈 test

unsigned long long foo( unsigned long long i , unsigned long long j)

{

return i* j ;

}

../local/bin/mips-elf-gcc -S test3.c -o test3.S -O2 -march=mips32

으로 컴파일해서 결과를 보면 아래와 같습니다.

.file 1 "test3.c"

.section .mdebug.abi32

.previous

.gnu_attribute 4, 1

.text

.align 2

.globl foo

.set nomips16

.ent foo

.type foo, @function

foo:

.frame $sp,0,$31 # vars= 0, regs= 0/0, args= 0, gp= 0

.mask 0x00000000,0

.fmask 0x00000000,0

.set noreorder

.set nomacro

mul $2,$4,$7

multu $7,$5

mflo $9

mfhi $8

mul $3,$6,$5

addu $2,$3,$2

addu $2,$2,$8

j $31

move $3,$9

.set macro

.set reorder

.end foo

.size foo, .-foo

.ident "GCC: (GNU) 4.4.2"

입력이 64비트 두개의 값이므로,

4개의 레지스터가 입력으로 들어와야 합니다.

$4,

$6이 입력이 됩니다.

64비트 입력은 두개의 레지스터이고 두 64비트의 곱셈은

A B

x C D

----------------

[B x D]

[A x D]

[B x C]

[A x C]

-------------

Result

입니다.

그런데 결과값이 64비트만 필요하므로 [A x C]는 불필요 합니다. 따라서 곱셈이 3번만 하면됩니다.

위의 코드에서 곱셈이 3번 나오는 이유입니다.

$7과 $5를 곱하면 그 결과가 Hi,Lo레지스터에 기록됩니다.

이를 $8,$9에 옮겨 두게 됩니다. [B x D]가 $8 $9입니다.

$4 $7을 곱한것은 그 결과로 하위 32비트가 필요하므로 [A x D] 가 됩니다. 따라서 공통으로 쓰이는 $7이 D임을 알수 있고, [ A : B ]는 [$4,$5]임을 알수 있습니다.

나머지 입력인 $6이 [ $6 : $7 ] 입니다.

$6 x $5를 한 하위 32비트를 사용하게 되므로 이 값이 $3에 들어갑니다.

최종적으로는 결과값의 상위 32비트에 해당되는 값은 각각의 덧셈의 결과이므로

$2 + $3 + $8이 그 결과값인 상위 32비트입니다.

이 결과값이 $2에 그리고 [BxD]의 결과값이 $3으로 옮기게 되므로 최종 결과치는

[$2:$3]이 됩니다.

GUNDAM 이 작성.

TAGS assembler, MIPS, multi, unsigned long long

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[MIPS] Simulator

2009/12/20 19:48 / Embedded

MIPS 아키텍쳐 공부하시는 분들에게 도움 될만한 사이트 하나를 발견했습니다.

http://xavier.perseguers.ch/en/programming/mips-assembler.html

MIPS Assembler and Simulator is a tool for converting MIPS assembly code into MIPS machine code in either hexadecimal or binary output format. Simulation of the execution is also allowed, as seen in the course “Computer Architecture”.

펜티엄 3에서 1초에 약 2500 명령어 정도를 수행할 수 있다고 합니다.

요샌 뭐 더 빠르게 실행하겠죠

다운로드는 이 페이지에서 할 수 있습니다.

http://xavier.perseguers.ch/en/programming/mips-assembler/download.html

소스코드도 오픈해주어서 다운 받을 수 있습니다.

http://xavier.perseguers.ch/nc/en/programming/mips-assembler/download/all-files.html

GUNDAM 이 작성.

TAGS MIPS, simulator

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[MIPS] OSX에서 MIPS C Compiler를 빌드하기

2009/12/17 13:17 / ASIC SoC

오래간만의 컴파일러 빌드입니다.

1) binutils 설치하기

우선 binutils를 다운 받습니다.

커맨드는 아래와 같습니다.

cvs -z 9 -d :pserver:anoncvs@sourceware.org:/cvs/src login
{enter "anoncvs" as the password}
cvs -z 9 -d :pserver:anoncvs@sourceware.org:/cvs/src co binutils

빌드는 아래와 같이 합니다.

mkdir build

cd build

../binutils-2.20/configure --target=mips-elf --prefix=/Volumes/ZGUNDAM/usr/lcao --with-gnu-as --with-gnu-ld

make all
make install

설치가 끝나고 확인하면 아래와 같습니다.

GUNDAMMACPRO:build kevinIm$ ls /Volumes/ZGUNDAM/usr/local/bin/
mips-elf-addr2line mips-elf-ld mips-elf-ranlib mips-elf-strip
mips-elf-ar mips-elf-nm mips-elf-readelf
mips-elf-as mips-elf-objcopy mips-elf-size
mips-elf-c++filt mips-elf-objdump mips-elf-strings

패스가 추가되어야 하기 때문에

export PATH=$PATH:/Volumes/ZGUNDAM/usr/local/bin

으로 미리 추가해 둡니다.

2. gcc를 빌드하기

ftp.dti.ad.jp

에서 gcc 최신 버전을 다운 받습니다. 이 글을 쓰는 시점에서는 4.4.2입니다.

다운받아서 압축을 풀고 빌드를 합니다.

mkdir build
cd build
../gcc-4.4.2/configure --target=mips-elf --without-headers --with-gnu-as --with-gnu-ld --disable-shared --prefix=/Volumes/ZGUNDAM/usr/local/ --with-newlib --disable-libssp

그러면 아래와 같은 오류가 발생합니다.

....
checking for correct version of gmp.h... no
configure: error: Building GCC requires GMP 4.1+ and MPFR 2.3.2+.
Try the --with-gmp and/or --with-mpfr options to specify their locations.
Copies of these libraries' source code can be found at their respective
hosting sites as well as at ftp://gcc.gnu.org/pub/gcc/infrastructure/.
.......

GMP 4.1과 MPFR2.32 이상 버전이 필요하다는 의미입니다.
MAC에서는 소스를 가지고 와서 빌드하는 것과 fink등을 이용해서 다운 받는것이 가능합니다.
여기선 그냥 다운 받는것으로 하고 진행합니다.

sudo port install gmp
---> Fetching gmp
---> Attempting to fetch gmp-4.3.1.tar.bz2 from ftp://ftp.dti.ad.jp/pub/GNU/gmp
---> Verifying checksum(s) for gmp
---> Extracting gmp
---> Applying patches to gmp
---> Configuring gmp
---> Building gmp
---> Staging gmp into destroot
---> Installing gmp @4.3.1_1
---> Activating gmp @4.3.1_1
---> Cleaning gmp

GUNDAMMACPRO:build kevinIm$ sudo port install mpfr
---> Fetching lzmautils
---> Attempting to fetch lzma-4.32.7.tar.gz from http://distfiles.macports.org/lzmautils
---> Verifying checksum(s) for lzmautils
---> Extracting lzmautils
---> Configuring lzmautils
---> Building lzmautils
---> Staging lzmautils into destroot
---> Installing lzmautils @4.32.7_1
---> Activating lzmautils @4.32.7_1
---> Cleaning lzmautils
---> Fetching mpfr
---> Attempting to fetch patch01 from http://distfiles.macports.org/mpfr/2.4.1
---> Attempting to fetch patch02 from http://distfiles.macports.org/mpfr/2.4.1
---> Attempting to fetch patch03 from http://distfiles.macports.org/mpfr/2.4.1
---> Attempting to fetch patch04 from http://distfiles.macports.org/mpfr/2.4.1
---> Attempting to fetch mpfr-2.4.1.tar.lzma from http://distfiles.macports.org/mpfr/2.4.1
---> Verifying checksum(s) for mpfr
---> Extracting mpfr
---> Applying patches to mpfr
---> Configuring mpfr
---> Building mpfr
---> Staging mpfr into destroot
---> Installing mpfr @2.4.1-p4_1
---> Activating mpfr @2.4.1-p4_1
---> Cleaning mpfr

그러면 설치가 된다. 설치된 위치는 /opt/local입니다.
이 위치를 반영하여서 다시 아래와 같이 커맨드를 넣습니다.

GUNDAMMACPRO:build kevinIm$ ../gcc-4.4.2/configure --target=mips-elf --without-headers --with-gnu-as --with-gnu-ld --disable-shared --prefix=/Volumes/ZGUNDAM/usr/local/ --with-newlib --disable-libssp --with-gmp=/opt/local --with-mpfr=/opt/local --enable-languages="c"

make all

그러면 한참 컴파일을 합니다.

그러다가 다음과 같은 오류를 냅니다.

gcc -g -O2 -DIN_GCC -DCROSS_DIRECTORY_STRUCTURE -W -Wall -Wwrite-strings -Wstrict-prototypes -Wmissing-prototypes -Wcast-qual -Wold-style-definition -Wmissing-format-attribute -DHAVE_CONFIG_H -o cc1-dummy c-lang.o stub-objc.o attribs.o c-errors.o c-lex.o c-pragma.o c-decl.o c-typeck.o c-convert.o c-aux-info.o c-common.o c-opts.o c-format.o c-semantics.o c-ppoutput.o c-cppbuiltin.o c-objc-common.o c-dump.o c-pch.o c-parser.o c-gimplify.o tree-mudflap.o c-pretty-print.o c-omp.o dummy-checksum.o \
   main.o libbackend.a ../libcpp/libcpp.a ../libdecnumber/libdecnumber.a ../libcpp/libcpp.a ./../intl/libintl.a -liconv ../libiberty/libiberty.a ../libdecnumber/libdecnumber.a -L/opt/local/lib -L/opt/local/lib -lmpfr -lgmp
Undefined symbols:
"_iconv_close", referenced from:
   __cpp_destroy_iconv in libcpp.a(charset.o)
   __cpp_destroy_iconv in libcpp.a(charset.o)
   __cpp_convert_input in libcpp.a(charset.o)
   __nl_free_domain_conv in libintl.a(loadmsgcat.o)
"_iconv", referenced from:
   _convert_using_iconv in libcpp.a(charset.o)
   _convert_using_iconv in libcpp.a(charset.o)
......

이 오류는 다음과 같이 커맨드를 넣어서 해결한다.

sudo port deactivate libiconv
/sw/bin/fink update libgettext3-dev

이후에 make를 하면 잘 진행된다.

make all
make install

테스트를 하면

GUNDAMMACPRO:build kevinIm$ mips-elf-gcc --help
Usage: mips-elf-gcc [options] file...
Options:
-pass-exit-codes Exit with highest error code from a phase
--help Display this information
--target-help Display target specific command line options
--help={target|optimizers|warnings|params|[^]{joined|separate|undocumented}}[,...]
   Display specific types of command line options
(Use '-v --help' to display command line options of sub-processes)
--version Display compiler version information
-dumpspecs Display all of the built in spec strings
-dumpversion Display the version of the compiler
-dumpmachine Display the compiler's target processor
-print-search-dirs Display the directories in the compiler's search path
-print-libgcc-file-name Display the name of the compiler's companion library
-print-file-name=<lib> Display the full path to library <lib>
-print-prog-name=<prog> Display the full path to compiler component <prog>
-print-multi-directory Display the root directory for versions of libgcc
.......

3) Newlib 컴파일 하기

다운로드는 다음 커맨드로 받습니다.
cvs -z 9 -d :pserver:anoncvs@sources.redhat.com:/cvs/src login {enter "anoncvs" as the password} cvs -z 9 -d :pserver:anoncvs@sources.redhat.com:/cvs/src co newlib

../src/configure --target=mips-elf -prefix=/Volumes/ZGUNDAM/usr/local --with-gnu-as --with-gnu-ld

이후에

make all
make install

을 하면 됩니다.

확인은 아래와 같이 합니다.
GUNDAMMACPRO:build kevinIm$ ls /Volumes/ZGUNDAM/usr/local/mips-elf/lib/

cfe.ld ddb.ld ldscripts libidt.a libnullmon.a pcrt0.o
crt0.o el libc.a liblsi.a libpmon.a pmon.ld
crt0_cfe.o idt.ld libcfe.a libm.a lsi.ld soft-float
ddb-kseg0.ld idtecoff.ld libg.a libnosys.a nullmon.ld
GUNDAMMACPRO:build kevinIm$

GUNDAM 이 작성.

TAGS binutils, GCC, GMP, MIPS, newlib, OSX

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Computer Architecture 강의 자료

2009/06/09 08:51 / ASIC SoC

이번에 올리는 것은 글이 아니고 자료입니다.

몇달전에 부탁받은 컴퓨터 아키텍쳐 강의 자료입니다.

그동안 빈둥거리며 놀다가 (사실 놀지는 않았습니다만, 쩝.. )

하루만에 날림으로 만들었습니다.

에효~~

수정을 해야 하는 부분도 있겠습니다. 하지만 참고로 보시면 될 것 같아서 올립니다.

사실 한번 만든 자료는 나중에 다시 손볼려고 해도 특별한 기회가 없으면 손을 보지 않죠.. ㅋㅋ

내용은 개략적인 아키텍쳐와

MIPS 24K, MIPS 34K 위주로 정리하였습니다.

MULTI-THREAD가 어떻게 움직이는지 보며주는 정도까지 정리하였습니다.

내부 구조까지 정리하면 곤란하고, 해야 할 말도 많기 때문에 외부에서 보이는 것 위주로 정리하였습니다.

그냥 참고용으로 만든자료니, 너무 큰 기대는 금물입니다.

컴퓨터 아키텍쳐 발표용 자료

Computer Architecture.pdf

GUNDAM 이 작성.

TAGS 24K, 34K, architecure, Computer, example, MIPS, 강의, 자료

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DSP Design [2]

2009/01/30 16:18 / ASIC SoC

DSP Design [2]

앞서의 글에서 공개된 아키텍쳐를 이용해서 만드는 것이 좋다고 말씀드렸습니다.

공개된 아키텍쳐 중에서 당장 눈에 뛰는 것은 4가지 입니다.

- OpenCores 와

- SUN Sparc Processor

- Core-A

- MIPS-I

각각의 프로세서를 간략하게 정리하였습니다.

2-1 OpenCore - 1000/1200

Damjanl Lampret 라는 사람이 만든 OpenCores에서 공개한 프로세서로서 32비트 및 64비트까지 지원하는

명령어 세트를 가지고 있습니다.

오픈 코아는 명령어 자체가 걸려있는 것이 아닌것으로 생각되어, 구현 해도 큰 문제는 없을 것으로 생각합니다.

다만 현재 있는 것도 잘 되어 있어서 큰 문제는 없고, 실제 사용한 적도 있기 때문에

굳이 구현할 필요까지는 없을 것 같습니다.

무엇보다 공짜인데.. 라는 생각이 강한 오픈 코아이기 때문에 개인적으로는 위화감이 있습니다.

2-2 SUN Sparc

요게 맘에 들긴 합니다.

뭣보다도 정식 라이센스도 가능하고, 컴파일러와 O/S도 다 갖추고 있기 때문에 구현후에 좋습니다.

선에서 구할 수 있는 것은 T1과 T2프로세서 입니다.

T2는 서버를 원칩에 담겠다는 개념으로 만들어서 코드네임도 “NAIAGARA"로 명명했습니다.

결과물을 보면 물량전에서 절대 지지 않는 울트라 리스크 러쉬라고 할까요 ?

그런 정도의 엄청난 물량을 가지고 있습니다.

T1도 잘 만들었고 실제 이넘에서 프로세서 하나를 떼서 사업화 하겠다던 회사도 있었습니다.

그후에 소식은 못들어서 또 역사의 물결 속으로 사라진게 아닌가 하는 의구심도 듭니다.

하여튼 개인적으로는 이러한 레지스터 윈도우 방식은 참으로 좋은 아이디어로 생각합니다.
일정 수준까지의 함수의 호출에서는 스택을 건드리지 않고 파라미터와 내용을 전달하기 때문에
속도가 아주 빠릅니다.

다만 일정 수준을 넘어가면 Exception이 발생하고, 그 후에 다시 처리하는 것이 조금 시간이 걸린다는 단점이 있습니다.

개인적으로는 Embedded IP에서 게이트 카운트에 압박을 벗어나는 시대이므로, 용량이 좀 되는 어플리케이션에서는 좋은 어프로치라고 생각합니다.

2-3 Core-A

작년 여름께 발표된 것으로, 특허청과 국내 대학 연합에서 만들어서 발표한 아키텍쳐입니다.

아키텍쳐가 공개된는지는 모르겠습니다만, 명령어 세트를 구하는 것은 쉬운 것이라서

구현이 가능한 범주에 넣었습니다.

NOP를 명령어 비트에 집어넣은 발상으로 만들었기 때문에 Data forwarding이 필요 없다는

개념을 가진 아키텍쳐로 보입니다.

컴파일러와 시뮬레이터가 아직 완전하지 않은것으로 보여 이 부분에 대한 보완이 시급한 것 같습니다.

하지만, 이제 시작이고 국내에서 EISC외에 새로운 아키텍쳐가 나왔다는 점에서 의미가 있다고 생각합니다.

2-4 MIPS-I

위의 사진은 도시바에서 만든 MIPS-4400입니다.

MIPS WIKI페이지에서 옮겼습니다.

ARM과 쌍벽을 이루면서, 미국에서 자존심을 걸고 지켜주는 프로세서이죠

프로세서 아키텍쳐 바이블 서적인 Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface 에서 설명하는 구조입니다.

프로세서 공부하시는 분들은 모르는 사이에 한번 공부한 아키텍쳐죠..

MIPS의 클론 프로세서를 검토한다면 렉서라라는 회사에 대해서 알아야 합니다. 이것에 대해서는 아래 링크를 한번 읽어보시면 좋겠습니다.

(눈물 없이는 읽을 수 없는 글입니다.)

http://jonahprobell.com/lexra.html

LEXRA는 MIPS-I 클론을 만들었고, 특허를 피해가기 위해서 노력을 했습니다만, MIPS의 현질 공세에 밀려서 사라진 회사입니다. 저자는 MIPS가 Lexra에 대항했을 때의 그 노력으로 ARM에 대항했다면, 훨씬 좋은 결과를 만들었을 거라는 아쉬움을 이야기합니다.

MIPS-I에서 특허로 보호받는 부분은 명령어중 4개 정도 입니다. 그리고 이 명령어들은 Memory Miss Alignment에 대한 것들입니다.

이 것에 대해서는 우여 곡절이 많지만 하여튼 2006년 12월에 특허가 완전히 풀렸습니다.

따라서 구현에 법적인 문제는 없는것으로 되어 있습니다.

관련해서 오픈 코아의 Plasma프로세서가 MIPS-I을 이용해서 구현했습니다.

http://www.opencores.org/projects.cgi/web/mips/overview

앞서 말씀드린 바와 같이 MIPS-I의 특허는 완전히 풀렸기 때문에 이것을 이용해서 프로세서를 만드는 것이 가능합니다.

2-5 어떤 아키텍쳐를 ??

어떤 것을 구현하는게 좋은지는 법적인 문제와 실제 문제 그리고, 프로세서의 개발 환경 문제도 검토해야 합니다.

그리고 컴파일러의 최적화 문제에 대해서 고민을 해봐야 하고 또, 프로세서의 용도에 따라서 선택해야 하는 문제입니다.

이번에 만들고 싶은 프로세서는 고성능 DSP프로세서이기 때문에 명령어 확장도 가능한 형태로 가야 합니다. 이 부분을 고려하여서 위의 4가지 아키텍쳐 중에서 하나를 선택해서 구현합니다.

---------

그외에 공개된 아키텍쳐가 있다면 좋겠습니다.

이 자료는 현재까지 알고 있는 아키텍쳐에 대해서 검토한 과정을 정리한 것입니다.

언제나 그렇듯 제가 알고 있는 부분과 사실과 틀릴수도 있습니다. ㅋㅋ

GUNDAM 이 작성.

TAGS CORE-A, DSP, EISC, Lexra, MIPS, Processor, Register Window, SoC, SPARC

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