EduMIPS64 - Draft one
by Massimo Trubia (max83t)
last update: 22-04-2006
Come al solito editate tutto ciò che è scorretto...
Abbiamo essenzialmente diviso il progetto in 5 moduli:
MAIN----GUI------CPU --------- INSTRUCTION SET ------ PARSER _________________________________________
GUI
L'interfaccia grafica sarà simile a Winmips64 a meno che non si decida una struttura tabbed (linguette cliccabili mediante cui si cambia l'oggetto osservato). Quest'ultimo cambiamento potrebbe anche essere effettuato successivamente dal momento che il gruppo di sviluppo della GUI progetterà i singoli jpanel. La GUI è completamente indipendente dal kernel, ma essa dovrà fornire alla CPU un'interfaccia che permetta di agire sui singoli componenti.
Per esempio la pipeline dovrà essere rappresentata da rettangoli colorati a seconda dello step eseguito, per cui dovranno esistere dei metodi che agiscano sul singolo rettangolo cambiandone gli attributi.I JPanel rappresentanti i dati, i registri e la memoria,come anche la pipeline devono essere aggiornati man mano che le istruzioni vengono eseguite, dunque per esse vale quanto detto prima.
SIMULAZIONE E MAIN
Riguarda l'aspetto d'insieme del software e la modalità d'interazione utente-programma. In questo ambito sono sviluppate utilità per l'utente finalizzate al miglioramento dell'usabilità e si effettua la coordinazione tra tutti i moduli di EDUMips64.
CPU
Implementa una macchina a stati che si occuperà di eseguire le istruzioni. Essa fornisce all'IS l'interfaccia che permette a quest'ultimo di agire sui meccanismi interni della CPU.
La CPU deve ad esempio disporre dei metodi setReg(num registro,valore) e getReg(num registro) per far si che ogni istruzione dell'instruction set possa agire sui registri. Le singole istruzioni sono viste come black box. La CPU ignora la loro implementazione interna e può soltanto eseguirle mediante un metodo exec() che ognuna di esse dovrà fornire. La CPU subira' dunque le modifiche che le istruzioni richiedono con l'invocazione dei metodi anzidetti.
PARSER e INSTRUCTION SET
Il parser si occupa di preparare il programma utente (es. il classico file con estensione .s del Winmips64) ad essere eseguito nella CPU, ovvero deve costruire il codice oggetto del programma da "dare in pasto alla CPU".
Può comportarsi in soli due modi:
*creare il codice oggetto *generare un'eccezione dovuta a un'istruzione errata
Come agisce? La materia prima su cui opera il parser è il programma utente. Lo legge riga per riga e controlla se l'istruzione corrispondente è "definita corretta".In caso contrario,se ad esempio la riga letta è "DADD R10,R5", si accorgerà dell'errore lessicale/sintattico operando un controllo sul numero di parametri da passare alla DADD.
Ogni istruzione dell'instruction set deve dunque fornire al parser un'interfaccia che gli permetta di verificare tale correttezza. Nel nostro esempio, appena il parser legge la riga "DADD R10,R5,R2" dovrebbe creare un oggetto Instruction e invocare su esso dei metodi del tipo Instruction.getType(), Instruction.getSyntax() i quali restituiscono il tipo di istruzione letto dal parser e la sintassi che essa deve avere. Il parser in altre parole usa l'instruction set per risolvere i propri problemi: effettuare le analisi di correttezza.
ESEMPIO DI POSSIBILE IMPLEMENTAZIONE
//il parser, dopo aver letto "DADD R10,R5,R2" estrae l'opcode (DADD) e crea un oggetto sul quale //può invocare i metodi anzidetti per istruirsi Instruction i=new Instruction("DADD"); type=i.getType(); syntax=i.getSyntax(); confronto tra istruzione letta dal parser e sintassi corretta proposta dall'instruction set ;
Dopo averne verificato la correttezza, il parser può finalmente creare l'istruzione DADD passando ad essa i relativi parametri.Da questo momento in poi la DADD è impacchettata insieme alla codifica binaria delle operazioni da svolgere ("Leggere dai registri R5 ed R2, sommare i valori e memorizzarli in R10") e inviata alla CPU.
L'oggetto DADD viene aggiunto dalla CPU nella pipeline e, all'avanzare degli step fetch,decode,execute,mem,writeback, invoca su esso i corrispondenti metodi ID(),EX(),MEM(),WB().
L'invocazione dei metodi anzidetti fa sì che l'istruzione DADD operi sui registri dell'oggetto CPU o in altri casi dell'oggetto Memoria (nelle istruzioni di tipo Load/Store?). L'oggetto DADD si comporterà in questo modo:
-AZIONE DELLA PIPELINE FATTA AVANZARE DALLA CPU CON SUCCESSIVE INVOCAZIONI DEL METODO step()
CPU PIPELINE
step() => DADD.ID(); step() => DADD.EX(); ....
-METODI DELL'OGGETTO DADD ID() generaeccezione RegistroGiaBloccato{
//blocco registro R10 CPU.lockReg(10);
}
EX(){
op1=CPU.getReg(5); op2=CPU.getReg(2); res=somma a 64 bit dei due operandi con controllo di overflow;
}
MEM(){} WB(){
setReg(10, res); //sblocco registro R10 CPU.unlockReg(10);
}
Un'altra importante azione effettuata dal parser è il monitoring dello stato della memoria e dei salti compiuti in essa, infatti sappiamo che l'esecuzione delle istruzioni è governata dalla politica PC-relative e PC-region, un salto illegale deve dunque generare un'eccezione.
Infine l'INSTRUCTION SET e' composto da una libreria di classi facilmente estensibile che raggruppa le istruzioni del MIPS64 dal punto di vista funzionale.
Instruction --------------------------------- ALU LoadStore FlowControl _DADD _LB _JAL _DSUB _LD _BNEZ ... ... ...
