[24] MIPS Improved Division Circuit - MIPS ALU Design

Mostafa Abdelrehim, PhD

1 Jul 202215:58

Summary

TLDRفي هذا الدرس، نتابع مناقشة الدوائر الحسابية للتقسيم، مع تحسينات تتضمن دمج القاسم في السجل المتبقي، مما يؤدي إلى تقليل حجم السجل إلى 32 بت بدلاً من 64 بت. نشرح الخطوات الآلية والعمليات الحسابية التي تتضمن التحويل والتحقق من القيمة الصحيحة أو السالبة، مع مثالاً لعملية التقسيم. نناقش أيضًا التعليمات التي تقوم بعملية التقسيم في MIPS، مع التعامل مع القيمة الصحيحة والغير صالحة للأرقام، وكيفية التعرف على العلامة السلبية للنتيجة.

Takeaways

😀 المحاضرة تناقش الدوائر التقسيمية وتحسيناتها.
🔄 في الدوائر التقليدية، يستخدم سجل الباقي 64 بتًا، لكن النصف الأيسر دائمًا فارغ.
🆕 تم تصميم الدوائر المحسنة لدمج سجل الباقي وسجل الناتج في سجل واحد 64 بتًا.
📉 تم تقليل حجم مقسم الدوائر المحسنة إلى 32 بتًا.
🔢 في الدوائر المحسنة، سجل الباقي يحتوي على الباقي والناتج في النصف اليمين واليسار، على التوالي.
🔄 عند استخدام الدوائر المحسنة، يتم تحويل القيمة المراد قسمها (الدائن) بطريقة تتضمن تنقيط اليمين.
➗ في الخوارزمية، يتم تقسيم الدائن على المقسم بخطوات، مع التحقق من القيمة الفعلية للباقي بعد كل خطوة.
✅ عند التحقق أن الباقي سلبي، يتم استعادة القيمة الأصلية للجزء اليسرى من سجل الباقي.
🔄 في النهاية، يتم تنقيط النصف اليسرى من سجل الباقي للوصول إلى الناتج النهائي.
🛑 الدوائر المحسنة لا يمكن تحويلها لعمليات أسرع مثل الدوائر الضربية، بسبب الخطوات التي تتضمن التحقق من القيمة الفعلية للباقي.
💡 في MIPS، يمكن استخدام أوامر خاصة لإجراء العمليات الحسابية للتقسيم، مع استخدام سجلات high و low للوصول إلى الباقي والناتج.

Q & A

ما هو الهدف الرئيسي من تحسين دائرة القسمة التي تم شرحها في المحاضرة؟
-الهدف الرئيسي هو دمج سجل الحاصل مع سجل الباقي لتقليل حجم الدائرة وتحسين أدائها.
لماذا يتم دمج سجل الحاصل مع سجل الباقي في الدائرة المحسنة؟
-لأن نصف السجل الذي كان يُستخدم للباقي كان يحتوي على أصفار دائمًا، ودمج السجلين يوفر مساحة ويحسن الكفاءة.
ما هو حجم سجل الباقي في الدائرة المحسنة؟
-سجل الباقي في الدائرة المحسنة يكون حجمه 64 بت.
كيف يتم تقسيم سجل الباقي بعد التحسين؟
-النصف الأيسر من سجل الباقي يحتوي على الباقي، بينما النصف الأيمن يحتوي على الحاصل في نهاية العملية.
ما حجم القاسم في الدائرة المحسنة؟
-حجم القاسم في الدائرة المحسنة هو 32 بت.
ماذا يحدث للقاسم أثناء العملية في الدائرة المحسنة؟
-يتم تقسيم القاسم إلى 32 بت، ويتم الاستغناء عن الـ 64 بت المستخدمة سابقًا.
ما هي خطوات العملية في الدائرة المحسنة؟
-تشمل الخطوات نقل سجل الباقي لليسار بمقدار بت واحد، وطرح القاسم من النصف الأيسر لسجل الباقي، ثم اختبار إذا كانت النتيجة موجبة أو سالبة، واتخاذ الإجراء المناسب بناءً على ذلك.
كيف يتم التعامل مع النتيجة السالبة في الدائرة المحسنة؟
-إذا كانت النتيجة سالبة، يتم استعادة القيمة الأصلية للنصف الأيسر من سجل الباقي، ثم نقل السجل لليسار وإضافة صفر في النهاية اليمنى.
ما هو الفرق بين الدائرة المحسنة والدائرة الأصلية من حيث عدد التكرارات؟
-الدائرة المحسنة تتكرر 32 مرة إذا كانت MIPS Register، بينما الدائرة الأصلية كانت تتكرر N+1 مرة.
كيف يتم تحديد إشارة النتيجة النهائية في التعليمات المستخدمة للقسمة في MIPS؟
-يتم تحديد إشارة النتيجة بناءً على إشارات القيم المدخلة، فإذا كانت القيم المدخلة لها نفس الإشارة تكون النتيجة موجبة، وإذا كانت مختلفة تكون النتيجة سالبة.