PDF de programación - Programación en Ensamblador - Estructura de computadores

Estructura de computadores
Programación en Ensamblador

LENGUAJE MÁQUINA
• Juego de instrucciones. Formatos
• Tipos de datos
• Modos de direccionamiento
• Tipos de instrucciones

ARQUITECTURA DEL 88110

• Banco de Registros
• Memoria principal
• Modos de direccionamiento
• Juego de instrucciones

LENGUAJE ENSAMBLADOR

• Sintaxis
• Mnemónicos y etiquetas
• Instrucciones y pseudoinstrucciones
• Macros

PROGRAMACIÓN EN ENSAMBLADOR

• Estructuras de datos: - Vectores y Matrices

• Subrutinas: - Paso de parámetros

- Listas

- Marco de pila
- Recursividad

Dpto. Arquitectura y Tecnología de Sistemas Informáticos.
Universidad Politécnica de Madrid

Problemas y tutorías

1

Programación en Ensamblador

Documentación

1. Transparencias del tema (web)
2. Descripción del emulador 88110 (web+publicaciones)
3. Subrutinas: paso de parámetros y marco de pila (web+publicaciones)
4. Enunciados de problemas (web+publicaciones)

http://www.datsi.fi.upm.es/docencia/Estructura_09

Fundamentos de los computadores

Pedro de Miguel, Paraninfo/Thomson-2006 (capítulo 13)

Estructura de computadores: problemas y soluciones

García Clemente y otros, RAMA-2000 (capítulo 2)

Estructura de computadores: problemas resueltos

García Clemente y otros, RAMA-2006 (capítulo 3)

Solución de problemas:

http://www.datsi.fi.upm.es/88110

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Lenguaje Máquina

• Programa está compuesto por datos e instrucciones almacenados en
memoria

•Instrucción máquina: Es la función básica elemental que puede ejecutar
un computador.

•Son cadenas de 1 y 0 (almacenadas en binario) y particulares de cada
computador

•Propiedades:

•Realizan una única y sencilla función
•Tienen un número fijo de operandos
•Autocontenidas: Contienen todo lo necesario para su ejecución
(operación, operandos, dir. Resultado y dir. Sig instrucción)

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3

Juego de instrucciones

• Conjunto de instrucciones que ejecuta directamente el computador.

•La codificación de las instrucciones deben encajar en pocos formatos.

•Formato de instrucción: Representación de una instrucción y
especificación de cada campo:

•Código de operación
•Operandos (direcciones)

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Tipos de datos

• Tipos de datos que maneja una instrucción:

•Palabras: Es el tamaño privilegiado del computador (4 bytes)
•Medias palabras (2 bytes)
•Bytes: Cadenas de caracteres.

•Acceso a memoria:

•Direccionable a nivel de palabra. Cada palabra tiene una dirección.

•Direccionable a nivel de byte. Cada byte de memoria tiene una
dirección.

•Dos palabras consecutivas están separadas por el tamaño en
bytes de la palabra.

•Es el utilizado habitualmente.

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Tipos de datos

•Alineamiento a palabra. La dirección para el acceso a palabra debe ser
múltiplo del tamaño de la misma.

•Ordenación de los bytes de una palabra en memoria.

•Little-Endian: Byte menos significativo de una palabra en la dirección
menos significativa.

•Big-Endian: Byte menos significativo de una palabra en la dirección
más significativa.

Palabra: 0x10203040

Little-Endian

100
40

101
30

102
20

103
10

Big-Endian
100
10

101
20

102
30

103
40

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Modos de direccionamiento

•Forma en la que se accede a una instrucción o dato.

•OBJETO: Instrucción o dato al que se desea acceder

•DIRECCIÓN: Lugar en el que reside el objeto. Puede estar almacenado
en:

•La instrucción.
•Registro
•Memoria

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Direccionamiento Inmediato

• El objeto está contenido en la propia instrucción.

Instrucción

Objeto

• ADD .R1,#4

R1 R1 + 4

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Direccionamiento Directo

• El objeto no está contenido en la propia instrucción. La instrucción
contiene el lugar (dirección) donde está almacenado el objeto.

•ABSOLUTO: Si la instrucción contiene la dirección completa del objeto

•RELATIVO: Si la instrucción contiene la dirección del objeto de forma
parcial. Todos los direccionamientos relativos lo son a memoria.

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Direccionamiento Directo

Absoluto a Registro

• El objeto del direccionamiento está contenido en un registro. La
instrucción contiene el registro que contiene el objeto del direccionamiento.
•ADD .R4,.R5

R4 R4+R5

Instrucción
D

Registros

Objeto

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Direccionamiento Directo

Absoluto a Memoria

• El objeto del direccionamiento está contenido en una dirección de
memoria. La instrucción contiene la dirección completa de memoria que
contiene el objeto del direccionamiento.
•LD .R4,/1000

R4 M(1000)

Instrucción
D

Memoria

Objeto

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Direccionamientos Relativos

• El objeto del direccionamiento está contenido en una dirección de
memoria. La instrucción contiene la dirección especificada en “partes”.

•Dependiendo de cómo se especifique la dirección:

•Relativo a registro base
•Relativo a PC
•Relativo a registro índice

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Direccionamiento Relativo

a Registro Base

• La dirección de memoria viene especificada en dos partes:

•Registro Base: Registro de propósito específico o general que
contiene una dirección a memoria.
•Desplazamiento: Valor entero con signo.

•La dirección efectiva se calcula:

Dir_Efectiva = Registro_Base + Desplazamiento

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Direccionamiento Relativo

• LD .R1,#4[.R7]

a Registro Base
R1 MEM(R7+4)

•El registro base se carga una dirección de memoria que contiene un
conjunto de datos a los que se accede conociendo su posición relativa
frente al comienzo de dicha zona: Estructuras de datos.

•El rango de direcciones al
que se puede acceder está
limitado por el tamaño del
desplazamiento.

DR

desp

Instrucción

Registros CPU

+

D
i
r
.


E
f
e
c
t
i
v
a

Memoria

Objeto

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Direccionamiento Relativo

a PC

• Es un direccionamiento relativo a registro base en el que el registro base
es el PC.

•El objeto de este direccionamiento suele ser direccionar instrucciones.

•Permite alcanzar instrucciones “cercanas” a la que se está ejecutando.

•Ejecución de saltos
“cortos”
•BR $10

PC PC + 10

Instrucción

D
i
r
.


E
f
e
c
t
i
v
a

Memoria

Objeto

PC

+

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Direccionamiento Relativo

a Registro Índice

• Es un direccionamiento relativo a registro base en el que el registro base
se modifica:

•Preincremento

•Predecremento

•Postincremento

R1 MEM(R7+8)
R1 MEM(R7+8)

•LD .R1,#8[++.R7]
•LD .R1,#8[--.R7]
•LD .R1,#8[.R7++]
•LD .R1,#8[.R7--]

R7 R7+4
R7 R7-4
R1 MEM(R7+8) R7 R7+4
R1 MEM(R7+8) R7 R7-4
•El tamaño del incremento/decremento es igual al tamaño del objeto
transferido
•Útil para recorrer vectores y matrices

•Postdecremento

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Direccionamiento Indirecto

• La instrucción contiene la dirección donde está contenida la dirección
donde se almacena el objeto.

a Registro

•La instrucción contiene la especificación del registro que contiene la
dirección de memoria donde está almacenado el objeto
•LD .R1,[.R4]
R1 MEM(R4)

Instrucción
D

Registros

Memoria

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Objeto

17

Direccionamiento Indirecto

a Memoria

• La instrucción contiene una dirección de memoria donde está contenida la
dirección donde se almacena el objeto.
•LD .R1,[/1000]
R1 MEM(MEM(1000))

Instrucción
D

Memoria

Objeto

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Direccionamiento Implícito

• La instrucción no contiene ni la dirección ni el objeto que se usa en el
direccionamiento.

•En máquinas de acumulador
•ADDA .R1
A A + R1

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Juego de instrucciones

• Conjunto de instrucciones del computador.

•“Herramientas” con las que construir programas

•Debe ser completo y eficaz.

•Tipos:

• Transferencia

•Bifurcaciones

•Aritméticas

•Lógicas

•Desplazamiento y rotación

•De bit

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Transferencia de datos

• Mueven datos entre registros, registros y posiciones de memoria y entre
posiciones de memoria.

•No modifican los biestables de estado.

•LD, ST y MOVE

•LD .R2, #4[.R4]
•ST .R2, #4[.R4]
•MOVE .R2,.R4
•MOVE [.R2],[.R4]
•PUSH .R1
•POP .R1

•PUSH y POP

R2 MEM(R4+4)
MEM(R4+4) R2
R4 R2
MEM(R4) MEM(R2)
SP SP-4;MEM(SP) R1
R1 MEM(SP); SP SP + 4

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Bifurcaciones

• Modifican la secuencia del programa. Lo habitual es que la siguiente
instrucción que se ejecuta sea la siguiente en secuencia. En este caso no
es así.