Partes del computador

Como podemos ver el computador se compone principalmente de la CPU que se compone de una ALU "unidad aritmética lógica",La unidad de control y los registros. Luego tenemos la MP "memoria principal" y el sistema de E/S.

ALU

Realiza las operaciones tanto aritméticas como lógicas. Para facilitar caso con acarreo o similar contara con el RE.

RE Registro de estado (Registro transparente el usuario no lo puede tocar , dice si ha pasado algo en la última operación Over flow...Z, C...). (Propósito específico )

Registro - Registro (viene de los registros) más rápido

Registro - Memoria (viene de la memoria )

Memoria - Memoria más lento

U. CONTROL

Extrae de MP la instrucción, la analiza Activa las señales, es el que reparte las órdenes. Siempre se mira si estas en el nivel adecuado ( super user (1), user (0) )

PC - Contador de programa : guarda la instrucción que vamos a ejecutar (Registro transparente)(Propósito específico).

RI - Registro instrucción : información sobre la instrucción, la primera parte me da los datos de la operación y el resto

DR - Registro de datos: Bus de datos

AR - Registro de direcciones: Bus de direcciones

Registros

BR: Banco de registro

MEMORIA PRINCIPAL

Conjunto de celdas,contiene los datos e instrucciones, señales : RD , WR , MEMRQ. Las operaciones de memoria tardan siempre más que los de CPU. la memoria se separa en código datos ya que de primeras no hay una diferencia entre ellos, por eso es importante separar las instrucciones de los datos “00…….000001100000”. Puede ejecutar un dato pensando que es una instrucción. Todas las instrucciones usan la memoria TODAS “fase de fetch”.

porque se usan registros

porque son más rápidos y por ello al hacer un programa lo más eficiente, es guardar todos los datos que vayas a necesitar en registros y a partir de ahí realizar las operaciones que necesites. De este modo ahorras tiempo de lectura durante la ejecución de las instrucciones. Latencia: desde que empieza hasta que acaba.

UNIDAD E/S

Instrucciones Fases:

1. Fetch

2. Decodificación

3. Ejecución

4. Prepara siguiente instrucción

5. Vuelta al 1

6. Finalización

Las instrucciones manejan 3 tipos de datos, palabras (4 bytes), medias palabras (2 bytes) y Bytes.

E/S Programada

Iniciar programa

Comprobar estado

Dato listo avanzamos, sino volvemos a comprobar estado

enviamos dato

fin de operación , si, terminamos, sino volvemos a comprobar estado

Osea como el nombre dice los pasos por el bus de E/S estan programadas y siguen un procedimiento establecido.

E/S Interrupciones

La CPU inicia la operación E/S, Ejecuta el programa , mientras el periferico cuando tenga los datos listos realizara la interrupción, en ese momento la CPU inicia la rutina de tratamiento de interrupción RTI realizandose la transferencia de los datos. La CPU tiene que salvar y restaurar el estado.

E/S DMA

La CPU inicia la operación E/S,el periferico mientras recibe la transferencua de datos a MP, la CPU Ejecuta el programa, y cuando se termina la transferencia de datos a MP se realiza una INT y la CPU realiza la rutina de tratamiento de interrupción.

Tema 2 Programación en ensamblador

Antes de empezar a programar !Pensar!

Tipos de datos

Palabra: Tamaño privilegiado del computador 4 bytes

Medias Palabras 2 bytes

Bytes : cadena de carateres

Tipos de Direccionamiento

A nivel de palabra: Cada palabra tiene una dirección

A nivel de Bit: Cada byte tiene una dirección, dos palabras estan separadas por el tamaño en bytes de la palabra.

Alineamiento a palabra

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

0x10 20 30 40
1000 | 40 30 20 10
1004 |

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

0x10 20 30 40
1000 | 10 20 30 40
1004 |

Modos de Direccionamiento

El concepto de direccionamiento lo que hace es decir donde esta el objeto, de este modo tenemos inmediato que el objeto es en la propia instrucción. Directo , absoluto -> la instrucción con la dirección completa del objeto,

Inmediato: El objeto está contenido en la propia instrucción. ADD .R1,#4

Relativo: Si la instrucción contiene la dirección del objeto de forma parcial.

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

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)

Relativo a registro base: 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.

DIR EFECTIVA = REGISTRO BASE(Registro de propósito específico o general que
contiene una dirección a memoria.) + DESPLAZAMIENTO (Valor entero con signo.)
LD .R1,#4[.R7] R1<-MEM(R7+4)

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

Relativo a PC: Es un direccionamiento relativo a registro base en el que el registro base es el PC. “saltos”
BR $10 PC <- PC + 10

Registro Índice: Es un direccionamiento relativo a registro base en el que el registro base se modifica. Incrementos y decrementos.
Preincremento
LD .R1,#8[++.R7] R7 <- R7+4 R1 <- MEM(R7+8)
Predecremento
LD .R1,#8[--.R7] R7 <- R7-4 R1 <- MEM(R7+8)
Postincremento
LD .R1,#8[.R7++] R1 <- MEM(R7+8) R7 <- R7+4
Postdecremento
LD .R1,#8[.R7--] R1 <- MEM(R7+8) R7 <- R7-4

Indirecto 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)

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))

Juego de instrucciones

IEEE

Transferencia de datos

LD LD .R2,#4[.R4] R2 <- MEM(R4+4)
ST ST .R2, #4[.R4] MEM(R4+4) <- R2
MOVE MOVE .R2,.R4 R4 <- R2
MOVE [.R2],[.R4] MEM(R4) <- MEM(R2)
PUSH PUSH .R1 SP <- SP-4;MEM(SP) <- R1
POP POP .R1 R1 <- MEM(SP); SP <- SP + 4
BR BR /1000 PC <- 1000
BR #4[.R4] PC <- R4+4
BR $10 PC <- PC + 10 El PC apunta a la dirección de la siguiente instrucción
BZ /1000 Si Z = 1 PC <- 1000
BNC #4[.R4] Si C = 0 PC <- R4+4
BP $10 Si S = 0 PC <- PC + 10

CALL /1000 R1 <- PC ; PC <- 1000
RET PC <- R1

ADD .R1, .R2       R1 <- R1 + R2; mod. flags

SUB .R1, .R2       R1 <- R1 – R2; mod. flags

MUL .R1, .R2       R1 <- R1 · R2; mod. flags

DIV .R1, .R2       R1 <- R1 / R2; mod. flags

ADDC .R1, .R2 R1 <- R1 + R2 + c; mod. flags

SUBC .R1, .R2 R1 <- R1 - R2 - c; mod. flags

CMP .R1, .R2 R1 – R2 ; mod. flags

Modelo Registro-Registro.

ADD .R1,.R2 R1 <- R1 + R2; mod. Flags
ADD .R1,#4 R1 <- R1 + 4; mod. Flags

Modelo Registro-Memoria.

ADD .R1,[.R2] R1 <- R1 + MEM(R2); mod. Flags

Modelo Memoria-Memoria.

ADD [.R1],#4[.R2] MEM(R1) <- MEM(R1) + MEM(R2+4);
AND .R1,.R2 R1 <- R1 AND R2; mod. Flags

Operaciones Lógicas

XOR .R1,#4 R1 <- R1 XOR 4; mod. Flags
OR .R1,.R2 R1 <- R1 OR R2; mod. Flags
NOT .R1 R1 <- NOT R1; mod. Flags
Se utilizan para trabajar con máscaras
AND .R1, #1 ; Si Z = 1 el número es par

Arquitectura 88110

Usa 3 direcciones, modelo de ejecución registro-registro, palabras de 32 bits, ALU en complemento a 2.

R0 Cableado a 0

R1 Guarda dirección de retorno de subrutina accesibles por pares en operaciones de 64 bits.

R30 Puntero de pila

R31 Puntero de marco de pila

Tiene direccionamiento :

Directo a registro: .Ri
add r1, r2, r3 ; r1 <- r2 + r3

Inmediato:
add r1, r2, 0xFFF3
add r1, r2, -13

Relativo a registro base:
ld r1, r4, 13 r1 <- MEM(r4+13)
st r1, r4, 13 r1 <- MEM(r4+13)

Relativo a PC:
ADD .7, .5
BR $ desp ; PC <- et1+desp
et1: LD .1, [.7]

Indirecto a registro:
JMP (.R10) ; PC <- R10

Juego de instrucciones

Lógicas (or, and, xor, mask)

Aritméticas (add, sub, addu, subu, muls, mulu, divs, divu, cmp)

Bifurcaciones (bb0, bb1, br, bsr, jmp, jsr)

Transferencia (ld, st, ldcr, stcr, xmem)

Campos de bit (clr, set, ext, extu, mak, rot) v Coma flotante (fadd, fsub, fmul, fdiv, fcvt, flt, int, fcmp)

Pseudoinstrucciones

Org n: Indica que el código que le sigue se almacene en la posición de memoria n.

Res n: Indica que se reserven n bytes en memoria. N debe estar alineado a palabra.

Data a, b, c, ....: Inicializa las posiciones de memoria con los valores a, b y c.

Data “texto”: Inicializa las posiciones de memoria con la cadena de bytes texto. Asegura que la siguiente palabra en memoria está alineada (véase ejemplo).

Low(etiqueta o inmediato): Devuelve los 16 bits menos significativos de la dirección asociada a la etiqueta o dato inmediato.

High(etiqueta o inmediato): Devuelve los 16 bits más significativos de la dirección asociada a la etiqueta o dato inmediato.

Macros:

Conjunto de sentencias a las que se le asigna un nombre y se les pasa un conjunto de argumentos.

Subrutinas

Parte de código cerrado, con especificación bien definida, que se puede utilizar desde varios puntos de un programa o diferentes programas. Una vez ejecutado el código de la subrutina se debe retornar “al lugar desde el que se llamó”.

Variables globales: se crean cuando arranca el programa y tiene validez durante toda la vida del mismo

Variables locales: Se crean cada vez que se activa la subrutina y se destruyen cuando se finaliza cada ejecución.

Marco de pila:

Conjunto de datos privados a una subrutina que incluye, parámetros, dirección de retorno y variables locales. Se dedica un registro que apunta a una posición conocida del marco de pila: puntero de marco de pila (frame pointer o FP). En 88110 es r31. Pasos a seguir para subrutinas del 88110

1. Activación de las subrutinas y creación del marco de pila

1.1 Almacenamiento de la dirección de retorno
Guardar puntero de marco de pila antiguo
Creamos el marco de pila
Se establece el nuevo valor de fp
Reservar espacio en la pila para variables locales y salvar registros
Inicializar variables locales

2. Código de subrutina

3. Destrozar marco de pila y retorno de subrutina

Restaurar puntero del marco de pila antiguo
Recuperar este
Recuperar dirección de retorno
Retornar