牛顿求平方根法是一种用于计算平方根的迭代算法,它基于牛顿迭代法的思想。该方法通过不断逼近平方根的近似值,直到满足预设的精度要求。
MIPS异常6是指在MIPS架构的处理器中发生的异常类型,对应的错误指令地址是指导致异常的具体指令的内存地址。
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程序或硬件检测到的错误 包括:访问不存在的指令、用户权限下非法的指令、在相应的SR位被禁止时执行协处理器的指令、整数溢出、地址对齐出错、用户态访问内核态地址空间等。...比如,一个load指令直到流水线的地址转换完成阶段才会发生异常,通常这已经晚了。如果下一条指令在取指时发生地址异常(刚好在流水线的开始阶段),此时,第二条指令的异常首先发生,这与我们的构想不一致。...奇偶/ECC错误异常 MIPS32架构CPU的内存数据错误只有在Cache中使用时才会发现,然后产生自陷。...所以,不管SR(BEV)的标志位是什么,奇偶/ECC错误异常的入口点总是位于不经过Cache的地址空间。 复位 把复位看作另外一种异常。...嵌入式系统常常有大量的中断信号,远远超过传统的MIPS架构CPU的6个硬件输入。在EIC模式下,这6个以前相互独立的信号变成一个6位的二进制数:0代表没有中断,1-63表示不同的中断码。
早期使用ARM芯片的典型设备,就是苹果公司的牛顿PDA。 1990年11月27日,Acorn公司正式改组为ARM计算机公司。...– 权限比较高 2)FIQ、IRQ、SVC、Abort、Undef异常模式 – 产生异常时进入这几种模式 特定的模式下执行特定的代码,完成特定的功能...因此处理器用8个时钟周期执行了6条指令,指令平均周期数(CPI)=1.3个时钟周期。...地址空间 MIPS 起始地址是0xbfc00000, 会有4Mbyte的大小限制,但一般MIPS芯片都会采取一些方法解决这个问题。 ARM没有这种问题。...MIPS24K 起始地址改到了0xbf000000,现在有16Mbyte的空间了。
内存管理单元控制 其它工作: 定时器(timer)、事件计数器(event)、奇偶/错误校验。一些与CPU紧密相关,而又不便通过I/O进行访问的功能,都会被添加到协处理器0中进行控制。...处理异常: 在异常入口处,不会保存任何程序计数器,只把返回地址存入EPC寄存器中。MIPS架构CPU硬件对于堆栈一无所知,所以发生异常时,无法打印堆栈中的数据。...对于MIPS架构,程序发生异常时,只能看EPC寄存器中的值,然后通过反汇编得到执行代码的地址,从而获取到导致异常的代码大概位置。充分利用异常发生时的信息,是调试程序的一种有效手段。...可以通过查看Cause寄存器,判断属于哪类异常,从而做相应的处理。 从异常返回时: 保存返回地址到EPC寄存器中。 不论是何种异常,返回时,都要恢复SR寄存器和特权等级、使能中断并消除异常带来的影响。...改变watchpoint寄存器 在匹配的地址上取指、加载和存储数据 影子寄存器设置发生改变 任何使用通用寄存器的情况(执行危险) 修改CP0寄存器,禁止中断 仍然能够被中断的指令(异常危险) 它们中大部分都是指令危险
大多数1999年之后设计的MIPS架构CPU都兼容这些标准。所以,在后面的描述中,我们使用MIPS32/64作为基础架构。到目前为止,MIPS32/64规范已经发布到了第6版。...MIPS有个叫异常程序计数器(exception program counter,EPC)的寄存器,属于CP0寄存器,用于保存造成异常的那条指令的地址。...查看控制寄存器的唯一方法是把它复制到通用寄存器里,指令mfc0 (move from system control)可以将EPC中的地址复制到某个通用寄存器中,通过跳转语句(jr),程序可以返 回到造成异常的那条指令处继续执行...发生异常时,这两个寄存器的值不会被恢复,编译器也不使用k0和k1,异常处理函数可以将返回地址放到这两个中的任何一个,然后使用jr跳转到造成异常的指令处继续执行。...编译器通常产生额外的指令检查错误并捕捉错误,比如说除零操作。 指令mthi和mtlo,用来拷贝通用目的寄存器的值到内部寄存器中。
牛顿 这是向MIPS架构移植软件的问题系列之第四篇。...如果,想要写一个高效计算的库函数之类的,可以使用纯MIPS汇编语言进行编写;但是,如果只是想在某个C文件中,插入一小段汇编语言,可以使用asm()伪指令实现。...甚至,你可以让编译器根据一些约定,自行选择使用的寄存器。 比如说,下面的这段代码,调用乘法指令mul,就可以在绝大数的MIPS架构CPU上运行。我们可以注意到,mul指令后面跟着三个源操作数。...上面的代码,告知GCC,传递给汇编器一个MIPS的mul指令,具有三个操作数,一个是输出,两个是输入。 %0的意思就是指向索引为0的变量,也就是p。...而在其它架构上,运行这种程序一般都在低于2G的内存地址上,也就是直接对应物理地址。所以,MIPS架构的这种负指针,如果对其进行比较运算的话,指针可能会隐式地被转为一个有符号的整数类型。
也就是说,每一个TLB项,包含1个V**和2个PFN,因为虚拟地址是连续的,所以V**自动加1访问下一个物理内存页。 图6-1是一个兼容MIPS32/64规范的TLB项定义。...如图6-4所示: XContext寄存器是MIPS64架构唯一没有精确定义各个域边界的寄存器:XContext(BadV**2)域在支持超过40位虚拟地址空间的CPU上自动向上增长,并且将R和PTEBase...如图6-4所示,MIPS32/64架构的Context寄存器为成对的物理地址映射保留了16字节的空间(每个物理页的映射需要8字节),尽管MIPS32的EntryLo0和EntryLo1只是32位寄存器。...如果kseg2区间的地址转换不在页表中,发生嵌套异常怎么办?后面再讲解。 (6)行 执行遇险屏障(其它架构比如ARM和x86,一般称为内存屏障指令)。...6 MIPS架构中TLB的使用场景 如果你要运行的系统是全功能的操作系统,比如说Linux,对TLB的使用不需要你的关注。但是,对于实时OS,你可能想知道TLB是否有用。
/ 程序中指令总数 = $\sum$(程序中各类指令的CPI × 程序中该类指令的比例) CPI应用举例 例 某计算机指令系统中各类指令所占比例及CPI 如下表所示,求程序的CPI 指令类型...Instructions Per Second) 每秒钟CPU能执行的指令总条数(单位:百万条/秒) >MIPS = 指令条数 / (执行时间 × 106) >  ...CPI如下表所示,求程序的MIPS 指令类型 | CPI | 指令混合比例 | - | - 算术和逻辑 | 1 | 60% Load/Store | 2 | 18% 转移 | 4 | 12% Cache...× 时钟周期时间 = 总指令数 × CPI × T 考虑MIPS后的CPU时间: MIPS = 指令数量 / (执行指令的时间 × 106)... 程序执行的时间 t = 指令数量 / (MIPS × 106) CPU时间应用举例 例 某计算机主频为1GHz,在其上运行的目标代码包含2×105条指令,
牛顿 这是向MIPS架构移植软件的问题系列之第三篇。...这对于执行load和store这种存储指令尤其重要。 从CPU的角度来看,执行store操作就是发送一个write请求:给出内存地址和数据,其余的交给内存控制器完成。...MIPS架构提供了sync指令实现这个目的,它可以确保sync指令之前的访问先于之后的执行。...对于sync指令的详细使用方法,可以参考《MIPS指令集参考大全》一文。 不同的体系架构对执行顺序作出了不同的规定。...比如,一个运行MIPS代码的CPU,实际上运行的store指令大约占所有指令的10%左右;但是,往往是突发式访问,比如函数的调用过程中,首先需要压栈操作一组寄存器的值。
MIPS指令中最小的操作码域是6位,为跳转的目的地址保留了26位。因为内存中的指令代码都是4字节对齐的,也就是说,最低2位不需要保存,那么允许访问的程序范围就是2^28,等于256MB。...最少的异常处理: 异常的硬件处理其实同中断处理一样。MIPS架构把中断看作为异常的一种,MIPS的异常涵盖了CPU想要中断所有顺序的执行,调用软件处理程序所产生的所有事件。...比如中断、试图访问物理地址不存在的虚拟内存或者其它事情都可以产生异常。还有比如故意植入的trap陷阱指令,像为了访问内核态程序的系统调用都是一种异常。...所有的异常都导致CPU的控制权传递给一个固定的入口点。 对于任何异常,MIPS架构的CPU不会存储任何东西到堆栈上,也不会写内存或者保存任何寄存器。一切都由你自己决定。...这与ARM和X86架构都是不一样的。 按照约定,MIPS架构也保留了2个通用寄存器,让异常程序可以自举(在MIPS架构的CPU上,不使用寄存器是无法工作的)。
关于指令和数据Cache: MIPS架构L1级Cache总是分为I-Cache和D-Cache。这是因为指令和数据的性质决定的,指令是只读的,数据是可读写的,分开为两个Cache可以提高读写效率。...6 管理Cache 在之前的文章中,我们已经知道MIPS架构的CPU有两个固定大小的512MB的内存空间可以映射到物理内存上。其中,一个称为kseg0,另一个称为kseg1。...MIPS架构CPU的D-Cache和I-Cache没有任何关系。 在最新的CPU上,一个用户特权级的指令synci保证必要的同步,使刚刚保存的指令可以运行。...这样的检查不仅能够发现存储器的错误而且能够发现复杂的总线错误,和数据与CPU的交互过程中产生的错误。 基于这个原因,MIPS架构CPU通常在Cache中提供错误检查。...这时,如果Cache包含坏数据,异常向量位于非Cache的地址空间上(Cache发生了错误,还在上面运行是不是很愚蠢?)。
MIPS: Million Instructions executed Per Second,每秒百万条指令,用来计算同一秒内系统的处理能力 DMIPS: Dhrystone Million...MIPS,DMIPS和MFLOPS是常用的CPU性能评估标准,MIPS是每秒百万次指令,对于给定的一个程序,MIPS可表示成: Rc表示时钟速率,它是Tc的倒数。...MFLOPS=IFN/(TE×106) 要注意的是MIPS只适宜于评估标量机,不能用于评估向量机。而MFLOPS则比较适用于衡量向量机的性能。...为了正确反映计算机的性能,每一种浮点操作要乘以一个正则化的值然后再求MFLOPS的值。 CPU性能评估采用合成测试程序,较流行的有Whetstone 和 Dhrystone两种。...原文地址:http://blog.sina.com.cn/s/blog_7213f7290100syjj.html 发布者:全栈程序员栈长,转载请注明出处:https://javaforall.cn/
牛顿 这是向MIPS架构移植软件的问题系列之第二篇。上一篇《MIPS架构深入理解8-向MIPS架构移植软件之大小端问题》中,我们讨论了大小端对于移植代码的影响。...比如,向外传送的DMA。 为此,MIPS架构提供了Cache指令,可以根据需要调用它们,消除这种内存和Cache的不一致性。...因为使用Cache读写内存的速度肯定要快于直接从内存读取数据。最好的建议就是使用Cache,只有下面的情况避免使用Cache: I/O寄存器: MIPS架构没有专门的I/O指令。...我们在《MIPS高速缓存机制》一文中描述的Cache管理指令都是协处理器CP0指令,只有特权级的代码才能使用。一般情况下,DMA操作也是内核完成的,这些都没有异议存在。...所以,MIPS32/64提供了synci指令,它可以执行D-Cache的回写操作和I-Cache的失效操作。具体可以参考MIPS指令集参考。
(MIPS讲述) ---- 2、在MIPS体系结构中,对寄存器和存储器的操作如下: 寄存器的大小为32位,由于32位为一组的情况很常见,所以称之为 “字(word)”,另外由于MIPS使用字节编址,所以连续的地址字的地址也就相差...另外,处理器只能将少量的数据保存在寄存器上,剩下的数以十亿记的数据都是放在存储器上的。比如数据结构和数组等。所以MIPS体系中要对存储器和寄存器之间的数据进行传输,就有了 数据传送指令 。...其具体的实现方法是:讲一个基址存于寄存器中,然后通过数据传送指令进行取值,所以当使用数据传送指令取存储器中的数据(字)的时候,其地址偏移量是基址+4*逻辑偏移量。...---- 6、有符号数与无符号数。 目前普遍采用二进制补码的方式实现负数,为什么呢?...,然后与后面的位数的十进制数相加,就会得到其表示的负数,而取反码这一方式虽然正数负数对称,但是存在了两个0 的问题,对于粗心的程序员是很麻烦的,另外,求一个正数的相反数的补码表现形式很简单,补码=反码+
(以下为个人知识总结,研究不深,错误之处希望大家指正,共同学习) 一 对于带FPU的处理器 1 对于linux kernel来说,kernel本身编译默认使用了-msoft-float选项,默认编译为软浮点程序...而对于kernel,我所了解的PPC MIPS处理器都有专门的浮点运算异常处理,程序运行碰到浮点指令,无法运行浮点指令时,硬件会产生相应的中断异常,kernel浮点异常处理程序根据指令内容进行软浮点模拟操作...根据最近对PPC一款处理器的调试记录,kernel正常启动进入console后死在某一地址,用户空间浮点运算多,询问IC后得知FPU去掉,而处理器浮点异常没有使能。...这样遇到浮点指令,处理器不会触发异常,也不知道该如何运行该指令。...这里有一点思考: 对于一款处理器,处理器设计中有浮点异常(MIPS PPC都是),其外也可以接FPU。
4.2 建立字节序可配置的连接 4.3 对字节序问题的一些错误认知 5 在MIPS架构上编写支持任意字节序的软件 6 可移植性和大小端无关代码 站在巨人的肩膀上,才能看得更远。...牛顿 科学巨匠尚且如此,何况芸芸众生呢。我们不可能每个软件都从头开始搞起。大部分时候,我们都是利用已有的软件,不管是应用软件,还是操作系统。...MIPS架构指令集中能够实现字节加载的指令如下所示: lbu t0, 1(zero) 上面这条语句的作用是:取字节地址1处的字节,加载到寄存器t0的最低有效位上(0-7),其余部分填充0。...这个负责操纵数据加载的硬件逻辑能够适应所有的加载大小、地址和对齐方式的组合(包括load/store和左右移位指令等)。 正是这个特性使得MIPS CPU能够配置大小端工作模式。...之所以选择位编号一致的方法是因为,MIPS的指令都是按位进行编码的(32位指令集宽度)。这样的话,存放代码指令的ROM,不管是大端模式的CPU,还是小端模式的CPU都有意义。
,每秒执行的指令总条数 MIPS= f / CPI (忽略单位) 二、数据表示 1....定点数除法 — 略,没找到好的资料 4. 浮点数加减法 (1)求阶差,阶码小的对齐大的 (2)尾数加减 (3)结果规格化 四、存储系统 1....MIPS 三种指令格式 R型指令: 6bits5bits5bits5bits5bits6bits000000RsRtRdshamtfunct I型指令: 6bits5bits5bits16bitsOPRsRt...立即数 J型指令: 6bits26bitsOP立即数 六、中央处理器 1....指令时间控制: 机器周期数 节拍数 同步方式 实践 定长指令周期 不变 不变 按机器周期 mips单周期 变长指令周期 变 变 按时钟周期 mips多周期 ? 4.
2 当应用程序段错误,内核捕捉到崩溃,对崩溃的应用空间进程/线程栈回溯,像内核栈回溯一样,打印应用段错误进程/线程的层层函数调用关系。...当执行C函数指令5,跳转到B函数后,栈指针sp指向地址0x100C(先假设,下文的讲解可以验证),B函数的返回地址也就是C函数的指令6的地址0x00048就会自动保存到CPU的lr寄存器,然后执行B函数指令...当A函数执行指令6崩溃,怎么栈回溯? A函数崩溃时,按照上文的分析,fp寄存器保存的数据是A函数栈的第二片内存首地址0X1000。...B函数的指令6地址,这样就知道了时B函数调用了A函数。...因为此时已经知道了B函数栈的第二片内存地址,该地址的数据就是C函数栈的第二片内存地址,B函数栈的第一片内存地址中的数据是B函数的返回地址0X0048(C函数的指令6内存地址)。
0x12345 => lui $6, 0x1 ori $6, $6, 0x2345 但是,将伪汇编指令展开为多条指令时,如果此时使用了.set noreorder...但是load/store指令使用一个带符号位的16位地址偏移量(这样在访问内存的时候更方便),导致linker链接器已经使用了这种修复地址的技术。...所以,la指令为了避免linker需要理解两种不同的修复地址的方法,而选择使用add指令实现。...9.4.1 gp相对寻址 MIPS指令集使用32操作数的结果就是,访问某个地址通常需要两条指令实现: lw $2, addr => lui at, %hi(addr)...如果使用了-G 0选项编译了某个模块,那么与该模块相关的所有链接库也都得需要使用-G 0选项进行编译。否则,会给出一些稀奇古怪的错误信息。
闯关步骤 第1关:单周期MIPS CPU设计 图4.1-6 第2关:微程序地址转移逻辑设计 图4.1-7 第3关:MIPS微程序CPU设计 图4.1-8 第4关:硬布线控制器状态机设计 图4.1-9 第...闯关总结 第1关:单周期MIPS CPU设计 1. 理解了单周期MIPS CPU指的是一条指令的执行在一个时钟周期内完成,然后开始下一条指令的执行,即一条指令用一个时钟周期完成。 2....第2关:微程序地址转移逻辑设计 1. 地址转移逻辑电路用于产生下一条微指令的地址,主要由两级与门、或门构成。...地址转移逻辑需要用到的数据信号有:后续微地址 μA3-μA0 、判别位 P1 、指令操作码 IR7-IR5 。 2. 微地址寄存器 74LS175 为控制存储器提供微指令地址。...当 CLR = 0 时,微地址寄存器清零,从控制存储器 00H 地址开始执行微程序,地址转移逻辑生成下一条微指令的地址,如果时序信号连续发生,微指令也会按一定的顺序接连输出。
第6关:MIPS RAM设计 (1) 理解主存地址基本概念以及理解存储位扩展基本思想; (2) 使用相关原理构建能同时支持字节、半字、字访问的存储子系统。...第6关:MIPS RAM设计 Logisim 中 RAM 组件只能提供固定的地址位宽,数据输出也只能提供固定的数据位宽,访问时无法同时支持字节/半字/字三种访问模式,实验要求利用4个8位的 RAM 组件进行扩展...图4.2-4 (2) 构建硬布线控制器 根据给定的状态机,构建硬布线控制器 图4.2-5 要求支持8条基本指令 图4.2-6 图4.2-7 3....地址转移逻辑需要用到的数据信号有:后续微地址 μA3-μA0 、判别位 P1 、指令操作码 IR7-IR5 。 2. 微地址寄存器 74LS175 为控制存储器提供微指令地址。...当 CLR = 0 时,微地址寄存器清零,从控制存储器 00H 地址开始执行微程序,地址转移逻辑生成下一条微指令的地址,如果时序信号连续发生,微指令也会按一定的顺序接连输出。
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