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Questions and Answers
¿Cuál es la función de la seudo-instrucción 'li'?
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¿Qué instrucción de lenguaje ensamblador se utiliza para copiar el contenido de un registro a otro?
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¿Qué representa '000000' en el formato de instrucción del lenguaje máquina?
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¿Cuál de los siguientes NO es un formato de instrucción en MIPS?
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¿Qué componente del código máquina 'add $t0, $s1, $s2' corresponde al número del registro $t0?
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En el formato I, ¿qué tipo de operando se incluye?
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¿Qué se entiende por lenguaje de máquina?
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¿Qué instrucción se traduce como '000000fffffgggggddddd00000100000'?
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¿Cuál es la instrucción que mueve el valor de LO a un registro?
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¿Qué instrucción se utiliza para cargar una palabra de la memoria a un registro?
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¿Cómo se indica el segmento de datos en un programa MIPS?
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¿Qué tipo de datos se almacenan en el segmento de datos dinámicos?
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¿Cuál es el propósito de la instrucción sw?
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El segmento de texto comienza a partir de qué dirección en un sistema MIPS?
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¿Dónde se almacenan los stack frames en un sistema MIPS?
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¿Cuál es el tamaño de una palabra (word) en MIPS?
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¿Cómo se declara un string en el código MIPS?
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¿Cuál es la función principal de la instrucción syscall en MIPS?
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En el ejemplo dado, ¿qué valor se le asigna a la variable z?
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¿Qué instrucción se utiliza para imprimir un string en la consola en MIPS?
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¿Cuál es la función de los registros $x0 y $v0 en un syscall?
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¿Cuál es el primer paso para hacer una llamada al sistema en MIPS?
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¿Qué tipo de instrucciones son las pseudo-instrucciones en MIPS?
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¿Qué instrucción se utiliza para finalizar un programa en MIPS?
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¿Cuál es el resultado de aplicar la operación sll $t2, $s0, 4?
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¿Cuál es la función principal de la operación nor en lógica?
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¿Qué operación lógica se utiliza para extraer información de un número binario usando una máscara?
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Al realizar un corrimiento a la derecha con srlv $r0, $r1, $r2, ¿qué resultado se obtiene?
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¿Qué hace la operación andi $r0, $r1, C?
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¿Cómo se utiliza el corrimiento a la izquierda para multiplicar un número?
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¿Cuál es la principal característica de los registros en MIPS?
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¿Cuál es el resultado de aplicar la máscara 00111100 a la cadena binaria 11100101 con un AND?
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¿Qué instrucciones se consideran aritméticas en MIPS?
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¿Para qué se utiliza el resultado de un corrimiento a la derecha en operaciones lógicas?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la memoria en MIPS es incorrecta?
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¿Cuántos registros enteros hay en la arquitectura MIPS?
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¿Qué tipo de operaciones realizan las instrucciones de transferencia de datos en MIPS?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la configuración de MIPS es correcta?
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¿Qué tipo de instrucciones se ocupan para realizar operaciones lógicas en MIPS?
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¿Qué es un registro en el contexto de MIPS?
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¿Qué instrucción carga el valor de la variable g en el registro $s1?
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¿Cómo se declara una variable entera en MIPS?
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¿Cuál de las siguientes instrucciones actualiza la variable f en memoria?
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¿Qué tipo de datos se manejan en este curso según el contenido?
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¿Qué instrucción se utiliza para obtener la dirección de la variable x?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta sobre las instrucciones MIPS?
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¿Qué representación tiene la declaración 'x:.word 17'?
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¿Cuál es el resultado de la instrucción 'add $t0, $s1, $s2'?
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Study Notes
Lenguaje Ensamblador MIPS
- MIPS (Microprocesador sin etapas de tubería entrelazadas) es una familia de microprocesadores RISC desarrollada por MIPS Technologies desde 1981 y por Imagination Technologies desde 2012.
Características de MIPS
- Principio de regularidad: Todas las instrucciones ocupan 4 bytes (32 bits).
- Principio de simplicidad: Instrucciones sencillas. Solo hay 3 formatos de instrucción.
Usos de MIPS
- En consolas de videojuegos (Nintendo y Sony).
- En sistemas embebidos (routers Cisco, dispositivos Windows CE, gateways, entre otros).
Clases de Instrucciones
- Aritméticas: Suma, resta, multiplicación, división.
- Transferencia de datos: Carga (load) de memoria a registro, almacena (store) de registro a memoria.
- Lógicas: AND, OR, desplazamiento (shift).
- Brincos condicionales.
- Brincos incondicionales.
- Hay instrucciones para números reales y enteros.
Operandos
- Registros.
- Memoria.
Registros
- Un registro es una memoria integrada en la CPU.
- Poseen poca capacidad (4 bytes o 32 bits en MIPS), pero de acceso rápido.
- Hay 32 registros enteros ($s0-$s7, $t0-$t9, $a0-$a3, $v0-$v1, $zero, $gp, $fp, $sp, $ra, $at).
- Hay 32 registros flotantes ($f0-$f31).
- Se utilizan para guardar valores temporales y resultados de operaciones aritméticas.
Memoria
- Se usa para guardar variables.
- MIPS usa byte addressing.
- La memoria es un arreglo de bytes.
- La dirección de una palabra es la dirección del byte más alto.
- Las palabras son de 4 bytes (32 bits).
- Los registros son de 4 bytes (32 bits).
- La memoria está alineada. Las palabras deben comenzar en direcciones que son múltiplo de 4.
- MIPS se puede configurar por hardware como big-endian o little-endian.
- Se usan 32 bits para direccionar la memoria.
- La memoria tiene:
- 2³² bytes con direcciones desde 0 hasta 2³² – 1.
- 2³⁰ palabras con direcciones desde 0 hasta 2³² – 4.
Registros vs Memoria
- La mayoría de las CPUs modernas mueven las variables de la memoria principal a los registros, operan sobre ellos y regresan el resultado a la memoria.
- Esto se conoce como arquitectura load/store.
- MIPS emplea la arquitectura load/store.
Instrucciones Aritméticas
- add: suma de registros.
- addu: suma de registros sin signo.
- addi: suma inmediata.
- addiu: suma inmediata sin signo.
- sub, subu: restas.
- div, divu: divisiones.
- mult, multu: multiplicaciones.
Instrucciones MIPS Aritméticas
- La suma y la resta tienen 3 operandos.
- El orden de los operandos es fija (primero el destino, luego las fuentes).
Instrucciones Aritméticas (Ejemplos)
- add $r0, $r1, $r2 # $r0 ← $r1 + $r2
- addi $r0, $r1, C # $r0 ← $r1 + C
- addu $r0, $r1, $r2# $r0 ← $r1 + $r2
- addiu $r0, $r1, $r2# $r0 ← $r1 + C
Instrucciones Aritméticas (Overflow)
- Si al sumar se produce overflow, add y addi lo indican.
- addu y addiu lo ignoran.
Instrucciones Aritméticas (otras)
- Las restas sub, subu funcionan de la misma manera.
- Las divisiones y multiplicaciones tienen dos argumentos.
- Dejan el resultado en dos registros especiales: LO y HI.
- Hay instrucciones para copiar datos de LO y HI a los registros normales.
Instrucciones Aritméticas (mult, div)
- mult $r0, $r1 # $r0 × $r1
- div $r0, $r1 # $r0 / $r1
Transferencia de datos
- mflo: mueve el valor de LO a un registro.
- mfhi: mueve el valor de HI a un registro.
- lw: mueve (carga) una palabra (4 bytes) de memoria a un registro.
- sw: mueve (almacena) el valor de un registro (4 bytes) a memoria.
Usos de la memoria
- Por convención, los sistemas basados en MIPS dividen la memoria en tres segmentos:
- Segmento de texto (text segment)
- Segmento de datos (data segment)
- Segmento de pila (stack segment)
- El segmento de texto, a partir de la dirección 0x400000, es donde se guarda el código del programa.
- A su vez, el segmento de datos consta de dos partes:
- Datos estáticos: Contiene variables de tamaño fijo que se necesitan durante todo el programa.
- Datos dinámicos: Contiene variables que se crean durante el programa.
- El segmento de pila (stack segment), a partir de la dirección 0x7FFFFFFC, es donde se guardan los stack frames.
Seudo-instrucciones
- Son instrucciones que un programa ensamblador reconoce pero que no existen en la definición del ISA.
- El ensamblador mapea cada seudo-instrucción a dos o más instrucciones reales.
- Se usan para comodidad de los programadores. Algunos ejemplos: li, move.
Lenguaje Máquina
- El lenguaje de máquina es un lenguaje binario.
- El hardware solo entiende bits.
- El ensamblador traduce cada instrucción de lenguaje ensamblador a lenguaje de máquina.
- Por ejemplo, la instrucción add $t0, $s1, $s2 se traduce en binario a 000000100011001001001000001000002 → 0232482016.
Formatos de Instrucciones
- En MIPS, hay tres formatos de instrucción: R, I y J.
Operaciones Lógicas
- Shift (desplazamiento) a la izquierda (sll, sllv), a la derecha (srl, srlv).
- AND, ANDI, OR, ORI, XOR, XORI, NOR, NORI.
Instrucciones de Control
- Brincos condicionales (beq, bne, slt - comparar para brincar).
- Brincos incondicionales (j, jr, jal).
Ciclo While
- Traducción mecánica de ciclos while, do-while y for a MIPS.
Arreglos de Enteros
- Se declaran en el segmento de datos usando la directiva .word.
- Para acceder a los elementos del arreglo, se utiliza un índice y el offset correspondiente.
Llamadas a Funciones
- En MIPS, los argumentos se pasan en registros como $a0, $a1, $a2, $a3.
- Los valores de regreso se devuelven en los registros $v0, $v1.
Stack Frame
- El llamador tiene la obligación de guardar ciertos registros
- El stack frame involucra la gestión de memoria para argumentos y la preservacion de registros.
- El stack frame se guarda en la sección de la pila. Salvar los registros, reservar espacio para el nuevo frame y ajustar el stack pointer.
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Pon a prueba tus conocimientos sobre el lenguaje ensamblador MIPS con este cuestionario. Aquí encontrarás preguntas sobre instrucciones, formatos y componentes del código máquina. Ideal para estudiantes de informática y electrónica.
