MIPS Assembly

تجميع MIPS: دليل شامل للمبتدئين

مقدمة

تجميع MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) هو لغة تجميع منخفضة المستوى تستخدم لبرمجة معالجات MIPS. على الرغم من أن MIPS لم تعد تهيمن على سوق المعالجات كما كانت في السابق، إلا أنها لا تزال تستخدم على نطاق واسع في التعليم، والأنظمة المدمجة، وبعض التطبيقات المتخصصة. فهم تجميع MIPS يوفر رؤى قيمة حول كيفية عمل أجهزة الكمبيوتر على مستوى منخفض، وهو مفيد بشكل خاص لطلاب علوم الحاسوب ومهندسي البرمجيات. بالإضافة إلى ذلك، فهم بنية المعالج الأساسية التي يمثلها MIPS يسهل فهم لغات التجميع الأخرى، وحتى لغات البرمجة عالية المستوى بشكل أفضل.

يهدف هذا المقال إلى تقديم مقدمة شاملة لتجميع MIPS للمبتدئين، مع التركيز على المفاهيم الأساسية، وبنية التعليمات، وكتابة برامج بسيطة. سنغطي أيضاً بعض المفاهيم المتقدمة لمساعدتك على بناء أساس قوي في هذا المجال.

بنية معالج MIPS

قبل الغوص في لغة التجميع، من المهم فهم بنية معالج MIPS. يتميز معالج MIPS ببنية بسيطة نسبياً، مما يجعله مثالاً جيداً لتعلم أساسيات بنية المعالج.

السجلات (Registers): يحتوي معالج MIPS على 32 سجلًا عامًا، يُشار إليها بـ `$0` إلى `$31`. بعض هذه السجلات لها أدوار محددة:

   *   `$0` (zero):  يحتوي دائمًا على القيمة 0.
   *   `$1` - `$3` (v0 - v2): تستخدم لإرجاع القيم من الوظائف.
   *   `$4` - `$7` (a0 - a3): تستخدم لتمرير الوسائط إلى الوظائف.
   *   `$8` - `$15` (t0 - t7): سجلات مؤقتة.
   *   `$16` - `$23` (s0 - s7): سجلات محفوظة.
   *   `$24` - `$25` (t8 - t9): سجلات مؤقتة إضافية.
   *   `$26` - `$27` (k0 - k1): سجلات محفوظة للنظام.
   *   `$28` (gp): مؤشر البيانات العامة.
   *   `$29` (sp): مؤشر المكدس (stack pointer).
   *   `$30` (fp): مؤشر الإطار (frame pointer).
   *   `$31` (ra): عنوان الإرجاع (return address).

الذاكرة (Memory): يصل معالج MIPS إلى الذاكرة لتخزين واسترجاع البيانات والتعليمات. الذاكرة منظمة كسلسلة من البايتات، ولكل بايت عنوان فريد.

وحدة التحكم (Control Unit): تقوم بتفسير التعليمات وتنفيذها.

وحدة الحساب والمنطق (ALU): تنفيذ العمليات الحسابية والمنطقية.

بنية التعليمات في MIPS

تتكون تعليمات MIPS من ستة حقول رئيسية:

Opcode (6 بت): يحدد نوع العملية المراد تنفيذها (مثل الجمع، الطرح، التحميل، التخزين).
rs (5 بت): يحدد السجل المصدر الأول.
rt (5 بت): يحدد السجل المصدر الثاني أو سجل الوجهة.
rd (5 بت): يحدد سجل الوجهة.
shamt (5 بت): يستخدم للتحويل المنطقي (shift) أو الإزاحة.
funct (6 بت): يحدد العملية الدقيقة المراد تنفيذها، خاصة بالنسبة للتعليمات الحسابية والمنطقية.

أنواع التعليمات الأساسية

R-type (النوع R): تستخدم للعمليات الحسابية والمنطقية. مثال: `add $rd, $rs, $rt` (يقوم بجمع محتويات `$rs` و `$rt` وتخزين النتيجة في `$rd`).
I-type (النوع I): تستخدم للعمليات التي تتضمن قيمة فورية (immediate value). مثال: `addi $rt, $rs, immediate` (يقوم بإضافة القيمة الفورية إلى `$rs` وتخزين النتيجة في `$rt`).
J-type (النوع J): تستخدم للقفز (jump) إلى عنوان معين. مثال: `j target_address` (يقفز إلى العنوان المحدد).

أمثلة على تعليمات MIPS

| التعليمات | الوصف | |---|---| | `add $t0, $t1, $t2` | يجمع محتويات `$t1` و `$t2` ويخزن النتيجة في `$t0`. | | `sub $t0, $t1, $t2` | يطرح محتويات `$t2` من `$t1` ويخزن النتيجة في `$t0`. | | `lw $t0, 0($t1)` | يقوم بتحميل كلمة (word) من الذاكرة إلى `$t0`. العنوان الفعال هو `$t1` + 0. | | `sw $t0, 0($t1)` | يقوم بتخزين محتويات `$t0` في الذاكرة. العنوان الفعال هو `$t1` + 0. | | `beq $t1, $t2, label` | يقفز إلى `label` إذا كانت `$t1` تساوي `$t2`. | | `bne $t1, $t2, label` | يقفز إلى `label` إذا كانت `$t1` لا تساوي `$t2`. | | `j label` | يقفز بشكل غير مشروط إلى `label`. | | `jal label` | يقفز إلى `label` ويخزن عنوان الإرجاع في `$ra`. | | `jr $ra` | يقفز إلى العنوان المخزن في `$ra`. | | `slt $t0, $t1, $t2` | يضبط `$t0` إلى 1 إذا كانت `$t1` أقل من `$t2`، وإلا يضبطه إلى 0. |

كتابة برنامج MIPS بسيط

لنفترض أننا نريد كتابة برنامج MIPS يقوم بجمع رقمين مخزنين في الذاكرة وعرض النتيجة.

```assembly .data num1: .word 10 num2: .word 20 result: .word 0

.text .globl main

main:

   # تحميل num1 إلى $t0
   lw $t0, num1

   # تحميل num2 إلى $t1
   lw $t1, num2

   # جمع $t0 و $t1 وتخزين النتيجة في $t2
   add $t2, $t0, $t1

   # تخزين النتيجة في result
   sw $t2, result

   # إنهاء البرنامج
   li $v0, 10
   syscall

```

- شرح البرنامج:**

`.data`: يحدد قسم البيانات حيث يتم تعريف المتغيرات.
`num1: .word 10`: يعرف متغيرًا باسم `num1` ويخصص له كلمة (word) تحتوي على القيمة 10.
`.text`: يحدد قسم النص حيث يتم تعريف التعليمات.
`.globl main`: يجعل الدالة `main` مرئية للرابط (linker).
`main:`: يبدأ تعريف الدالة `main`.
`lw $t0, num1`: يقوم بتحميل القيمة المخزنة في `num1` إلى السجل `$t0`.
`lw $t1, num2`: يقوم بتحميل القيمة المخزنة في `num2` إلى السجل `$t1`.
`add $t2, $t0, $t1`: يقوم بجمع محتويات `$t0` و `$t1` وتخزين النتيجة في `$t2`.
`sw $t2, result`: يقوم بتخزين محتويات `$t2` في المتغير `result`.
`li $v0, 10`: يقوم بتحميل القيمة 10 إلى `$v0`. هذه القيمة تشير إلى استدعاء نظام لإنهاء البرنامج.
`syscall`: يقوم بتنفيذ استدعاء النظام.

المفاهيم المتقدمة

المكدس (Stack): يستخدم لتخزين البيانات المؤقتة، مثل عناوين الإرجاع والمتغيرات المحلية.
استدعاء الوظائف (Function Calls): يتضمن استخدام `jal` للقفز إلى الوظيفة و `jr $ra` للعودة منها.
المؤشرات (Pointers): تستخدم للوصول إلى البيانات في الذاكرة.
الحلقات (Loops): يمكن تنفيذها باستخدام تعليمات القفز المشروط مثل `beq` و `bne`.
المصفوفات (Arrays): يمكن تمثيلها في الذاكرة باستخدام عناوين متتالية.

أدوات التطوير

SPIM (Simulator of MIPS): محاكي لـ MIPS يسمح لك بتشغيل برامج MIPS واختبارها.
MARS (MIPS Assembler and Runtime Simulator): بيئة تطوير متكاملة لـ MIPS.

العلاقة مع الخيارات الثنائية والتحليل الفني

قد يبدو تجميع MIPS بعيدًا عن عالم الخيارات الثنائية، لكن فهم كيفية عمل المعالجات على مستوى منخفض يمكن أن يكون مفيدًا في بعض الجوانب، خاصة عند التعامل مع:

الخوارزميات عالية التردد (High-Frequency Trading): في التداول عالي التردد، كل ميكروثانية مهمة. فهم كيفية تحسين التعليمات البرمجية لتنفيذها بسرعة على مستوى المعالج يمكن أن يمنح ميزة تنافسية.
تحليل البيانات (Data Analysis): تحليل كميات هائلة من البيانات يتطلب خوارزميات فعالة. فهم كيفية عمل المعالج يمكن أن يساعد في تحسين هذه الخوارزميات.
الأمن السيبراني (Cybersecurity): فهم تجميع MIPS يمكن أن يساعد في تحليل البرامج الضارة (malware) وفهم كيفية عملها.

- استراتيجيات الخيارات الثنائية ذات الصلة:**

**استراتيجية مارتينجال (Martingale Strategy):** تتطلب حسابات دقيقة وسريعة.
**استراتيجية المضاعفة (Doubling Strategy):** تعتمد على عمليات حسابية متكررة.
**استراتيجية الاختراق (Breakout Strategy):** تحتاج إلى معالجة سريعة للبيانات لتحديد نقاط الاختراق.
**استراتيجية الاتجاه (Trend Following Strategy):** تتطلب تحليلًا سريعًا للاتجاهات.
**استراتيجية المتوسطات المتحركة (Moving Average Strategy):** تعتمد على حساب المتوسطات المتحركة بسرعة.
**استراتيجية مؤشر القوة النسبية (RSI Strategy):** تتطلب حساب مؤشر RSI بشكل متكرر.
**استراتيجية بولينجر باند (Bollinger Bands Strategy):** تحتاج إلى حساب نطاقات بولينجر بسرعة.
**استراتيجية MACD (Moving Average Convergence Divergence Strategy):** تعتمد على حساب MACD بشكل متكرر.
**استراتيجية فيبوناتشي (Fibonacci Strategy):** تتطلب حساب أرقام فيبوناتشي بسرعة.
**استراتيجية شموع الكاندلستيك (Candlestick Pattern Strategy):** تحتاج إلى تحليل أنماط شموع الكاندلستيك بسرعة.

- تحليل فني ذو صلة:**

**تحليل الحجم (Volume Analysis):** فهم كيفية معالجة البيانات المتعلقة بالحجم.
**تحليل الاتجاه (Trend Analysis):** تحديد الاتجاهات بسرعة.
**تحليل الدعم والمقاومة (Support and Resistance Analysis):** تحديد مستويات الدعم والمقاومة بسرعة.
**تحليل الأنماط (Pattern Analysis):** التعرف على الأنماط بسرعة.
**تحليل التباعد (Divergence Analysis):** تحديد التباعدات بسرعة.

- مؤشرات ذات صلة:**

**مؤشر القوة النسبية (RSI):** حساب RSI بسرعة.
**مؤشر ستوكاستيك (Stochastic Oscillator):** حساب مؤشر ستوكاستيك بسرعة.
**مؤشر MACD (Moving Average Convergence Divergence):** حساب MACD بسرعة.
**مؤشر بولينجر باند (Bollinger Bands):** حساب نطاقات بولينجر بسرعة.
**مؤشر ADX (Average Directional Index):** حساب ADX بسرعة.

الخلاصة

ابدأ التداول الآن

سجّل في IQ Option (الحد الأدنى للإيداع 10 دولار) افتح حساباً في Pocket Option (الحد الأدنى للإيداع 5 دولار)

انضم إلى مجتمعنا

اشترك في قناة Telegram الخاصة بنا @strategybin لتصلك: ✓ إشارات تداول يومية ✓ تحليلات استراتيجية حصرية ✓ تنبيهات اتجاهات السوق ✓ مواد تعليمية للمبتدئين