Caminho de dados - MIPS32

Esse projeto foi realizado na disciplina de Arquitetura e Organização de Computadores (2024/1) do curso Ciência da Computação da Universidade Tecnológica Federal do Paraná | UTFPR-CM. O objetivo era de construir um datapath simples de um processador da arquitetura MIPS32. Para isso, utilizamos o simulador logisim para observar as alterações dos sinais lógicos.

Como executar um código

Para executar algum código nesse processador, é necessário seguir os seguintes passos:

• Escreva o código assembly na arquitetura MIPS32. Não é recomendado utilizar um compilador para fazer isso, pois ele considera todas as partes do arquivo-objeto na hora da compilação. Considerando também a função main() e chamadas do sistema operacional, que se tornam incompatíveis com o processador simulado. Escreva o código assembly de forma crua, sem chamar a função main e sem se preocupar com os parametros dela. Caso você escreva funções, é importante garantir que haja a instrução j EXIT ao final do código principal, para que as funções não sejam executadas por acidente;

• Converta o código assembly para código de máquina. Se for fazer manualmente, siga rigorosamente os modos de endereçamento e funct descritos pela arquitetura (inclusive endereço inicial para .text). Eu recomendo fortemente que utilize o simulador MARS para fazer isso, você consegue buildar e depois extrair o código de máquina em formato hexadecimal. O simulador MARS considera os endereços de $pc e $sp iguais aos descritos na arquitetura, e seu código também devera seguir essa convenção para que funcione corretamente no datapath.

• Salve o código de máquina com o seguinte formato:

v2.0 raw
23bd1fff
08100000
1048574*0

COLOQUE O SEU CÓDIGO AQUI

Esse arquivo não deve conter extensão nenhuma. É o arquivo que usaremos para carregar o programa na memória de instruções. A instrução 23bd1fff inicia o registrador $sp com o valor 1fff. A instrução 08100000 é um jump para o endereço 0x00400000, esse jump é realizado para sincronizar a posição das instruções com à do MARS, assim todos os branchs que funcionam no MARS, também funcionam no datapath. A linha 1048574*0 preenche as instruções com 0 até chegar no endereço de inicío do programa. As instruções também podem estar separas por espaço, ao invés de quebra de linha.

• Baixe a pasta Circuitos do projeto;

• Abra o arquivo Datapath.circ;

• Dê dois cliques na memória de instruções que está no circuito main. Deve ser a memória que está na main, não clique na memória da árvore de pastas;

• Carregue o arquivo gerado nos passos anteriores dentro da memória de instruções;

• Fique à vontade para editar os valores da memória de dados que será imporante para o seu programa;

Pronto! Seu programa está pronto para ser executado, agora basta você executar o clock do logisim e ver a mágica acontecer.

Limitações

Nem todas as instruções do MIPS32 foram implementadas. Segue uma lista das instruções que funcionam nesse datapath.

• add, sub, slt, sll, srl, and, or, nor, xor e jr do formato R;
• j e jal do formato J;
• addi, beq, bne, lw e sw do formato I;

Cartão de referência