ERA Tut W4

Wir springen innerhalb eines Unterprogramms zum Label success, um ein Ergebnis ins Register a0 zu schreiben und anschließend zurückzuspringen. Welche Befehle eignen sich dafür am besten?

• jal success

• jal zero, success

• j success

• jalr zero, success

Answer explanation

Da wir innerhalb einer Funktion springen und direkt im Anschluss returnen, wollen wir hier keine Nebeneffekt (z.B. Überschreiben von ra). jal zero, label und j label überschreiben ra nicht und sind korrekte Befehle.

Gegeben sei eine RISC-V Implementierung folgender C-Funktion mit den üblichen Zahlengrößen:

int facit(long a, long long b, byte c, short d)

Wie viele Register werden für die Übergabe der Parameter benötigt?

Answer explanation

long-Werte sind standardmäßig 64-Bit, brauchen also 2 Register. Long-long Werte sind üblicherweise länger, werden also als Pointer in einem Register übergeben. Alle Werte mit Größe <=32 werden in einem einzelnen Register übergeben. Darum ergeben sich hier 5 Register.

Was ist der Vorteil von Endrekursion?

• Der Befehl tail kann benutzt werden

• Die Funktion rechnet schneller

• Es gibt weniger Speicherzugriffe

• Die Funktion terminiert immer

Answer explanation

Dadurch, dass man ra nicht auf dem Stack speichern muss, verringert sich die Speichernutzung.

tail darf zudem benutzt werden.

Gegeben sei eine rekursive Funktion func (nicht endrekursiv). Welche Befehlsfolge führt zu einem korrekten Sprung, wobei die Calling Convention eingehalten wird?

• addi sp, sp, -4

  sw ra, 0(sp)

  jal func

• addi sp, sp, 16

  sw ra, 0(sp)

  jal func

• addi sp, sp, -16

  sw sp, 0(ra)

  jal func

• addi sp, sp, -16

  sw ra, 0(sp)

  jal func

Answer explanation

Der Stack-Pointer muss 16-Bit aligned sein. Wir speichern dann die Return-Adresse und springen rekursiv.

Gegeben sei folgende Funktion. Welche Aussagen treffen zu?

• Die Funktion gibt 81 in a0 zurück

• Die Funktion terminiert nicht

• Die Funktion ist endrekursiv

• Die Funktion hält die Calling Convention ein

Answer explanation

Die Funktion berechnet 3^i. Da nach der Abbruchbedingung noch den Stack hochgewandert wird und man in jedem Schritt mit 3 multipliziert, ist die Funktion nicht tailrekursiv. Wegen "addi sp, sp, -4" hält die Funktion die Calling Convention nicht ein.

Gegeben sei folgende Funktion. Welche Aussagen treffen zu?

• Die Funktion gibt 2 in a0 zurück

• Die Funktion terminiert nicht

• Die Funktion ist endrekursiv

• Die Funktion gibt 1 in a0 zurück

Answer explanation

lui setzt die unteren 12-Bit des Werts im Register auf 0. Damit ist der Wert in a0 nach jedem Durchgang -1. Damit wird die Abbruchbedingung nie erreicht, womit die Funktion nicht terminiert. Endrekursiv ist die Funktion aber, da nach dem rekursiven Aufruf nichts zusätzlich gemacht wird auf einer Ebene.

Ein Entwickler veröffentlicht eine Mathe-Library für RISC-V, welche nützliche Funktionen für rechenlästige Anwendungen anbietet. Er hält sich aber nicht an die Calling Convention. Welche Folgen kann dies für die Nutzer haben?

• Ihre Programme stürzen ab

• Es werden Daten überschrieben

• Die Library-Funktionen geben falsche Ergebnisse aus

• Es kommt zu Problemen bei Speicherzugriffen (sog. Segmentation Faults)

Answer explanation

Wenn die Return-Adresse überschrieben wird, kann es sein, dass man zu einer Adresse springt, wo keine gültige Instruktion ist, womit das Programm irgendwann abstürzt. Ohne die Calling Convention können die Library-Funktionen auch s-Register überschrieben, womit dort gespeicherte Daten überschrieben werden könnten. Bei Veränderung vom Stack-Pointer durch die Library-Funktion kann es zu Speicherzugriffen auf ungültige Adressen kommen (SegFaults). Die Korrektheit der Ergebnisse der Funktionen haben aber nichts mit der Calling Convention zu tun, sofern die Funktion richtig programmiert wurde.

Die ERA-ÜL entschiedet sich, für die Klausur ein rekursives RISC-V Programm zu entwickeln, welches die Anzahl der Antwortmöglichkeiten bei den Multiple-Choice-Fragen ausrechnet. Blöderweise haben sie vergessen, den Stack nach der Abbruchbedingung nach jedem Schritt nach oben freizugeben. Was kann dies zur Folge haben?

• Das Programm terminiert nicht

• Das Programm stürzt nach Erreichen der Abbruchsbedingung ab

• Keine, obwohl die Calling Convention dadurch nicht eingehalten wird

• Das Programm gibt einen falschen Wert zurück

Answer explanation

Es wird beim ersten Schritt nach oben immer an dieselbe Return-Adresse gesprungen. Dadurch kommt das Programm nicht weiter und terminiert nicht.

risc-v

• besser als pgdp

• wird bei der klausur geskippt

• ja

• mag ich nicht

Answer explanation

nice