Инструкция по сборке bne и br (NIOS II). Как рассчитывается их смещение?

Question

У меня есть этот ассемблерный код, который я должен преобразовать в машинный код в двоичном виде:

        .text
        .align 2
        .global main
        .equ val,0x4712         

main:                           
        movi r16,val
        movi r17,0
loop:   addi r17,r17,1
        subi r16,r16,1 
        bne  r16,r0,loop
stop:   br   stop
.end 

и я не уверен, как "bne r16,r0,loop" и "br stop" интерпретируются.

Моя ссылка на набор инструкций говорит, что инструкция bne делает это:

if(rA != rB)
then PC ← PC + 4 + σ(IMM16)
else PC ← PC +4

что, насколько я понимаю, счетчик программ увеличивается на 4 + смещение или просто на 4.

Но в моем случае, каково значение смещения /IMM16? Ссылка на набор инструкций гласит:

"В кодировании команд смещение, данное IMM16, обрабатывается как число байтов со знаком относительно инструкции, следующей сразу за bne".

Моя интерпретация этого заключается в том, что значение IMM16 - это "расстояние" до следующего адреса инструкции, но я понятия не имею, верно ли это. Шестнадцатеричный адрес для bne равен 0x40010 и 0x40014 для br, так что это будет означать, что значение IMM16 равно 4? (что приведет к тому, что ПК перепрыгнет через адрес 0x40014, если rA!= rB?)

Answer 1

Отказ от ответственности: я не совсем уверен, что это за набор инструкций, поэтому я постараюсь придерживаться того, что обычно происходит в языках ассемблера.

если (rA!= rB), то ПК ← ПК + 4 + σ(IMM16), иначе ПК ← ПК +4

что, насколько я понимаю, счетчик программ увеличивается на 4 + смещение или просто на 4.

Это правильно. Может быть полезно иметь в виду, что процессор будет в основном всегда делать PC ← PC + 4 после получения инструкции для перемещения счетчика программы к следующей инструкции для следующего цикла. Так что даже NOP будет иметь эффективный результат PC +=4 (когда инструкции имеют длину 4 байта). В Википедии больше.

Кроме того, поскольку IMM16 может быть отрицательным, вы можете перейти назад.

Но в моем случае, каково значение смещения /IMM16? Ссылка на набор инструкций гласит:

"В кодировании команд смещение, данное IMM16, обрабатывается как число байтов со знаком относительно инструкции, следующей сразу за bne".

Моя интерпретация этого заключается в том, что значение IMM16- это "расстояние" до следующего адреса инструкции, но я понятия не имею, верно ли это. Шестнадцатеричный адрес для bne равен 0x40010 и 0x40014 для br, так что это будет означать, что значение IMM16 равно 4? (что приведет к тому, что ПК перепрыгнет через адрес 0x40014, если rA!= rB?)

Значение IMM16 - это расстояние, но это расстояние (в байтах) до инструкции, к которой вы хотите перейти в случае rA != rB! Таким образом, в этом случае вы хотите, чтобы немедленное было расстояние от инструкции, следующей bne (потому что расстояние относительно следующей инструкции) до места, куда вы хотите перейти (loop). В этом случае (если мои расчеты верны) address(jump-target) - (address(bne-instruction) + 4) = 0x40008 - (0x40010 + 4) = -12 = ~12 + 1 = 0xfff4 (16-bit),

Поскольку вы беспокоитесь о кодировке команд, обратите внимание на сигма-функцию, применяемую к немедленному. Я сделаю обоснованное предположение и предположу, что оно умножает непосредственное значение на 4, и тогда кодировка инструкций будет содержать количество инструкций для прыжка минус один. То есть -12 байт, вероятно, будут закодированы как 16-битное значение со знаком 0xfffc = -3, так как мы хотим вернуть две инструкции обратно с bne и, таким образом, 3 инструкции обратно из инструкции, следующей bne,

Если это правда, то я до сих пор не понимаю, какое значение имеет значение br в IMM16, поскольку нет следующих инструкций. Может быть, это ноль, когда метка "стоп"? (или к чему приведет bne, если rA! = rB и PC ← PC + 4 + σ(IMM16)).

Быть в курсе, что br может иметь другую кодировку (это может быть, например, абсолютное смещение или другой размер). Я недостаточно знаком с набором инструкций, чтобы знать, но я могу дать общее представление: вы не используете адрес следующей инструкции, скорее вы используете адрес текущей инструкции + 4 (который, если инструкция следует, будет адресом этой инструкции).