Sistemi unità 2

• Architettura di un elaboratore


  La parte visibile ad un programmatore, include tutto ciò che serve ad un programmatore per controllare una macchina
• Elementi dell'architettura di un elaboratore

  • Vari tipi di dato
  • Accesso ai dati: memoria, registri
  • Insieme di istruzioni

  
• Programma assembly


  Uno o più file testuali con estensione .s, contenenti una sequenza di istruzioni assembly

  
• Istruzione assembly


  Rappresentazione testuale di un'istruzione macchina
• Costruzione di un programma eseguibile

  1. Assemblaggio

  2. Linkaggio
• Il programma eseguibile contiene istruzioni macchina, dati e un punto d'ingresso che rappresenta la prima istruzione del programma</b>
• Direttive


  Istruzioni per l'assemblatore che permettono di definire simboli, allocare aree di memoria per dati, inizializzare il contenuto di aree di memoria
• Simboli


  Stringhe che denotano particolari valori (indirizzi in memoria, costanti numeriche, ...)
• Label


  Particolare simbolo usato per indicare l'indirizzo in memoria di una particolare istruzione
• Definizione e uso di label

  1. Scrivo il programma e definisco la label

  2. Il compilatore assegna un indirizzo alla label e compila il codice sorgente

  3. Ogni volta che uso la label, il compilatore sostituirà tale label con l'indirizzo calcolato durante la compilazione
• Il punto di inizio di un programma è definito dalla label Main, preceduta dalla direttiva .global main
• Commenti


  Iniziano con @ e terminano alla fine della riga
• Sintassi di un'istruzione assembly


  label: istruzione operandi @commento
• Allocazione di dati

  • .word .hword .byte allocano e inizializzano costanti (4/2/1 byte)
  • .ascii alloca e inizializza una stringa
  • .space .skip allocano aree di memoria (.space inizializza a 0)
• Segmenti di un programma

  Text = codice (istruzioni), Data = dati inizializzati, Bss = dati non inizializzati

  
• Definizione di altri simboli

  .equ definisce un simbolo per un valore numerico
• Istruzione


  Sequenza di bit organizzati in campi
• Metodi di indirizzamento


  • Immediato
  • Diretto
  • Indiretto
  • Registro diretto
  • Registro indiretto
  • Con offset
  • Su stack
• Indirizzamento Immediato


  Il valore è già scritto all'interno dei 32 bit, nel campo operando
• Indirizzamento Immediato


  • Può essere usato per definire/usare costanti e impostare il valore di una variabile
  • È il più semplice
  • La dimensione del numero è limitata dalla dimensione del campo indirizzi
  • Non deve andare a pescare i dati in memoria
• Indirizzamento Diretto


  Il campo indirizzo A contiene l'indirizzo in memoria dell'operando
• Indirizzamento Diretto


  • È veloce da calcolare
  • Richiede un accesso in memoria oltre al fetch
  • Lo spazio di indirizzamento è limitato
• Indirizzamento Indiretto


  Il campo indirizzo A contiene l'indirizzo in memoria di una word che contiene l'indirizzo dell'operando
• Indirizzamento Indiretto


  • Ha un ampio spazio di indirizzamento
  • Richiede 2 accessi in memoria oltre al fetch
  • È possibile una cascata di indirizzamento indiretti
• Indirizzamento Diretto di Registro

  Il campo indirizzo R indica un registro che contiene l'operando
• Indirizzamento Diretto di Registro


  • Richiede pochi bit per il campo indirizzi
  • Lo spazio degli indirizzi è molto limitato
  • Oltre al fetch, non ci sono accessi in memoria
• Indirizzamento Indiretto di Registro


  Il campo indirizzo R indica un registro che contiene l'indirizzo in memoria dell'operando
• Indirizzamento Indiretto di Registro

  • Con word di n bit, lo spazio indirizzabile è 2^n
  • Richiede 1 accesso in memoria oltre al fetch
• Indirizzamento con Offset

  • L'istruzione ha 2 campi indirizzo: A e R
  • Il campo R indica un registro che contiene un valore che viene aggiunto ad A per calcolare l'indirizzo in memoria dell'operando
• Indirizzamento (auto)relativo


  • Il registro R è il program counter (PC)
  • Sfrutta il concetto di località: permette di risparmiare bit nel campo indirizzo dell'istruzione
• Autoindicizzazione


  Incremento automatico dell'offset
• Indirizzamento con Stack


  • L'operando si trova nella testa di uno stack
  • L'indirizzamento è implicito

  
• Tabella riassuntiva degli indirizzamenti

  • Immediato
  • Diretto
  • Indiretto
  • Diretto di Registro
  • Indiretto di Registro
  • Offset
  • Stack
• I bit che codificano un'istruzione sono raggruppati in campi, che devono includere: il tipo di istruzione (opcode), il tipo di indirizzamento di ogni operando, l'indirizzo di ogni operando
• In Assembly ARM le istruzioni sono sempre da 32 bit, ma ci sono architetture in cui la lunghezza è variabile
• La lunghezza variabile dipende da: dimensione della memoria, organizzazione della memoria, struttura della memoria, complessità del processore, velocità del processore
• La codifica di un'istruzione è divisa in campi, le cui dimensioni dipendono da: numero di modi di indirizzamento, numero di operandi, registri vs memoria, numero di gruppi di registri, intervallo degli indirizzi, granularità degli indirizzi
• La codifica di valori immediati usa 12 bit: 8 bit definiscono un valore c (0 <= c <= 255), 4 bit specificano una rotazione verso destra di 2r posizioni
• LDR/STR


  Legge/scrive una word (32 bits) in un registro di una word
• LDR/STR


  • Si possono leggere/scrivere byte/halfword con o segna segno, aggiungendo i suffissi:
  • B = LDRB - STRB
  • H = LDRH - STRH
  • SB = LDRSB
  • SH = LDRSH