Εκτός από τις εντολές διακλάδωσης υπό συνθήκη, το υποσύνολο εντολών του MIPS που χρησιμοποιούμε στο μάθημα περιλαμβάνει και τις παρακάτω άλλες εντολές μεταφοράς ελέγχου:

j target

Αλμα (jump) χωρίς συνθήκη: επόμενη προς εκτέλεση εντολή είναι η εντολή στη διεύθυνση target. Χρησιμοποιεί το J-format, το οποίο φαίνεται στη σελίδα 148 του βιβλίου (επάνω). Η τελική διεύθυνση προορισμού (32 bits) προκύπτει από τα 4 παλαιά MS bits του PC, τα 26 bits του πεδίου προορισμού της εντολής, και από 2 μηδενικά LS bits, όπως εξηγείται στη σελίδα 150 του βιβλίου (κάτω). Στην ίδια σελίδα φαίνεται και η χρήση της εντολής jump, μαζί με μια branch, γιά την έμμεση σύνθεση διακλάδωσης υπό συνθήκη σε απόσταση μεγαλύτερη από το βεληνεκές των απλών διακλαδώσεων.

jr $rs

Αλμα σε προορισμό που καθορίζεται από καταχωρητή (jump register): επόμενη προς εκτέλεση εντολή είναι η εντολή στη διεύθυνση που περιέχεται στον καταχωρητή rs (με άλλα λόγια, ο $rs περιέχει τη διεύθυνση προορισμού, δηλαδή έναν pointer στην επόμενη προς εκτέλεση εντολή). Η εντολή αυτή μας επιτρέπει να μεταφέρουμε τον έλεγχο (την εκτέλεση του προγράμματος) σε αυθαίρετη θέση μνήμης, η οποία μπορεί και να ποικίλει κατά την εκτέλεση του προγράμματος (run-time variable) και πιθανόν να εξαρτάται και από τα δεδομένα (data dependent). Χρησιμοποιείται γιά μετάφραση του switch statement, όπως περιγράφεται στη σελίδα 94 του βιβλίου (Α' τόμος Ελληνικής έκδοσης), γιά μεταφορά του ελέγχου οσοδήποτε μακριά (σελίδα 117 κάτω του βιβλίου), και γιά επιστροφή από διαδικασία όπως περιγράφεται αμέσως παρακάνω.

jal target

Αλμα και Σύνδεση (jump and link) –κλήση διαδικασίας: έχει το ίδιο format με την εντολή jump, και κάνει τα ίδια με εκείνην (ίδια διεύθυνση προορισμού), συν, επιπλέον, αποθηκεύει τη διεύθυνση της επόμενής της εντολής (παλαιό PC συν 4) στον καταχωρητή 31 ($ra, ή $31). Χρησιμοποιείται γιά κλήση διαδικασίας, όπως περιγράφεται στις σελίδες 97-98 του βιβλίου (Α' τόμος Ελληνικής έκδοσης). Η διεύθυνση που αποθηκεύεται μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί γιά επιστροφή από τη διαδικασία, μέσω της εντολής jr $ra. Η διεύθυνση επιστροφής αποθηκεύεται πάντα στον $ra ($31) – το "31" δεν φαίνεται πουθενά μέσα στην εντολή jal, απλώς το βάζει το hardware αυτόματα.

Άσκηση 5.2:   Υλοποίηση if-then-else

Έστω ότι θέλουμε να υλοποιήσουμε μία απλή δομή if-then-else της γλώσσας προγραμματισμού C, όπως στον παρακάτω κώδικα, ο οποίος αναθέτει σε μία μεταβλητή το μέγιστο μεταξύ δύο στοιχείων.

if (i < j)
  a = j;
else /* i >= j */
  a = i;

		slt $10, $8,$9 		#if (i < j), $10 = 1
		bne $10, $0, thenpath	#jump to then path
		add $16, $8, $0 	# this is the else path, a = i;
		j   exit		# we don't want to execute the then path!
then:	 	add $16, $9, $0 #this is the then path, a = j;
exit:

Παρατηρήστε ότι σε αντίθεση με τη γλώσσα προγραμματισμoύ C, στην assembly αν η συνθήκη είναι αληθής εκτελείται το άλμα στο "μονοπάτι" then και όχι η εντολή που βρίσκεται κάτω από τον έλεγχο της συνθήκης. Αντίθετα η συγκεκριμένη εντολή υλοποιεί το "μονοπάτι" else. Ωστόσο, δεδομένου ότι ο κώδικας πρέπει να εκτελέσει είτε το μονοπάτι then, είτε το μονοπάτι else αλλά όχι και τα δύο μονοπάτια, χρησιμοποιούμε μία εντολή j για να αποφύγουμε το μονοπάτι then αν έχουμε εκτελέσει το μονοπάτι else. Ας υποθέσουμε ότι θέλουμε να "διορθώσουμε" αυτή την ασυμμετρία μεταξύ C και assembly έτσι ώστε στον κώδικά assembly να εμφανίζεται πρώτα το then μονοπάτι και μετά το else μονοπάτι. Δώστε τον ισοδύναμο κώδικα σε assembly μετά από αυτή την αλλαγή. Εάν σας εξυπηρετεί, δοκιμάστε τον κώδικα στον SPIM για να επαληθεύσετε ότι η λύση σας είναι σωστή.

Στις γλώσσες προγραμματισμού υψηλού επιπέδου χρησιμοποιούνται συχνά δομές switch...case οι οποίες επιλέγουν μεταξύ τυπικά πολλών εναλλακτικών μονοπατιών κώδικα που ακολουθούνται με βάση την τιμή μίας μεταβλητής ελέγχου, όπως για παράδειγμα ο κώδικας:

switch (n) {
	case 0: a = b + c; break;
	case 1: a = d + e; break;
	case 2: a = b - c; break;
	case 3: a = d - e; break;
	default: break;
}

Άσκηση 5.3:   Διακλάδωση με Σύγκριση Καταχωρητή-Σταθεράς

Είπαμε ότι, γιά λόγους ταχύτητας, οι μόνες συνθήκες διακλάδωσης του MIPS που αφορούν δύο αυθαίρετους αριθμούς (όχι έναν αριθμό και το μηδέν) είναι συγκρίσεις ισότητας/ανισότητας και όχι συγκρίσεις μεγαλύτερος/μικρότερος. Ομως, επίσης, οι εντολές αυτές (beq, bne) υπάρχουν μόνο στη μορφή που δέχεται δύο καταχωρητές σαν τελεστέους, και δεν μπορούν να συγκρίνουν καταχωρητή με σταθερή ποσότητα (immediate). Ο λόγος δεν μπορεί να έχει να κάνει με ταχύτητα, αφού η σύγκριση ισότητας/ανισότητας καταχωρητή-σταθεράς είναι τουλάχιστο το ίδιο γρήγορη με την αντίστοιχη σύγκριση δύο καταχωρητών. Γιατί λοιπόν πιστεύετε ότι δεν υπάρχουν τέτοιες εντολές "beqi" και "bnei" στον MIPS; Δώστε την απάντησή σας και εξηγήστε.

Άσκηση 5.4:   Εντολές Σύγκρισης και Διακλάδωσης

Έστω ότι η μεταβλητή i βρίσκεται στον καταχωρητή $16, η μεταβλητή j στον καταχωρητή $17, και ότι CONST σημαίνει μια αυθαίρετη προσημασμένη σταθερή ποσότητα μέχρι και 16 bits. Συνθέστε τις παρακάτω περιπτώσεις κώδικα χρησιμοποιώντας αποκλειστικά και μόνο εντολές μεταξύ των:

1. if ( i == j ) goto L1; (ίσο)
2. if ( i != j ) goto L1; (διάφορο)
3. if ( i <  j ) goto L1; (μικρότερο)
4. if ( i <= j ) goto L1; (μικρότερο ή ίσο)
5. if ( i >  j ) goto L1; (μεγαλύτερο)
6. if ( i >= j ) goto L1; (μεγαλύτερο ή ίσο)
7. if ( i == CONST ) goto L1; (ίσο)
8. if ( i != CONST ) goto L1; (διάφορο)
9. if ( i <  CONST ) goto L1; (μικρότερο)
10. if ( i <= CONST ) goto L1; (μικρότερο ή ίσο)
11. if ( i >  CONST ) goto L1; (μεγαλύτερο)
12. if ( i >= CONST ) goto L1; (μεγαλύτερο ή ίσο)

Άσκηση 5.5:   Μετάφραση Βρόχου "While"

Μεταφράστε τον παρακάτω κώδικα C που υλοποιεί ένα βρόχο while σε Assembly. Θεωρήστε ότι ο καταχωρητής $16 περιέχει την αρχική διεύθυνση του πίνακα a[] στη μνήμη και ότι ο καταχωρητής $9 περιέχει τον δείκτη του βρόχου i. Ο κώδικάς σας πρέπει: i) να υπολογίζει σωστά τις θέσεις μνήμης των στοιχείων του πίνακα a[] χρησιμοποιώντας μόνο εντολές add, addi; ii) να εκτελεί μόνο ένα branch ή jump σε κάθε ανακύκλωση (Κατά την είσοδο ή την έξοδο από το βρόχο επιτρέπεται να εκτελούνται δύο εντολές μεταφοράς ελέγχου –αυτό που μας ενδιαφέρει είναι να γλυτώνουμε τη μια από αυτές κατά τις υπόλοιπες επαναλήψεις του βρόχου, που αποτελούν και την πλειοψηφία των φορών που αυτός εκτελείται).

 while (a[i] >= 4) {    
  i = i+1;                      
 }