exercicio assembler neander

8/3/2019 Exercicio Assembler Neander

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Disciplina de Introduo

Arquitetura de ComputadoresProf. Dr. Leonardo B. Pinho

[email protected]

IAC-2009/1


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7 Atividade no Presencial

Descrio da atividade

Disponvel no grupo de discusso da disciplina

Observaes

Trabalho manuscrito e individual

Entrega at segunda-feira (27/4), no incio da aula

Lembrando:

Atividades no presenciais contam para a freqncia

Avaliadas quanto a pontualidade e contedo

Representam um acrscimo importante na nota final

IAC-2009/1


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7 Atividade no Presencial

Descrio da atividade

Fazer uma leitura do Captulo 3 do livro de referncia dadisciplina (Weber)

Elaborar um resumo com um pargrafo (com ilustraesreferenciadas ex.: Na Figura 1 so apresentados oselementos bsicos de um computador: ...) para cada umdos cinco itens abaixo (total aproximado de duas folhas)

Princpios bsicos dos computadores

Elementos funcionais bsicos

Ciclo de busca-decodificao-execuo

Comparao do formato de instrues no EDVAC x IAS

Diferenciao entre arquiteturas de 4, 3, 2 e 1 endereos

IAC-2009/1


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Aula de Hoje

Reviso da aula passada

Arquiteturas de N endereos

Matria nova

Computador hipottico Neander

Caractersticas arquiteturais

Aspectos de Programao do Neander

IAC-2009/1


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Aula Passada

Arquiteturas de 4, 3, 2, 1 e 0 endereos


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Arquiteturas de N Endereos

Diferentes arquiteturas usam instrues comdiferentes quantidades de endereos

Endereos = referncias memria

Diferena na quantidade de endereos nonecessariamente implica em diferena decapacidade

Exemplo: EDVAC (4 endereos) x IAS (1 endereo)

Afinal, em que influencia a quantidade deendereos?


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Arquiteturas de 4 Endereos

Ex.: EDVAC

OP E1 E2 E3 E4 OP = cdigo da operao realizada

E1 = localizao do 1 operando fonte


E3 = localizao do operando destino

E4

= localizao da prxima instruo executada


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Observaes:

Vantagens

No precisa de instrues explicitas para desvio

Operao de manipulao de dados + desvio

Desvantagens

Programas so normalmente escritos seqencialmente

Instruo executada muitas vezes a prxima na memria

Custo/benefcio

No valia a pena gastar, em todas as instrues, oespao necessrio para indicar a prxima instruo


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Ex.: MIPS

OP E1 E2 E3

OP = cdigo da operao realizada

E1 = localizao do operando destino




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Observaes:

Vantagens

Elimina a necessidade de espao para o end. da prxima instruo eminstrues que no envolvam desvio de fluxo de execuo

Reduo no tamanho das instrues Reduo no tamanho da memria necessria para armazenar os

programas

Desvantagens

Necessidade de um registrador especfico (PC) para descobrir a prximainstruo a ser executada

Necessidade de instrues especficas para desvio

Muitas vezes o mesmo operando fonte e destino (Ex.: A = A + B)

Custo/benefcio

Desperdiar espao de armazenamento sempre que a redundnciafonte/destino freqente


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Ex.: ?

OP E1 E2


E1 = localizao do operando destino e 1 fonte



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Observaes:

Vantagens

Elimina a necessidade de espao referente a um dos operandos

Reduo no tamanho das instrues

Reduo no tamanho da memria necessria para armazenar osprogramas

Desvantagens

Restrio severa Resultado sempre altera o contedo de um dos operandos fonte

Necessidade de instrues complementares para mover dados, copiando operandos de

uma posio para outra ADD A B C -> MOV A B + ADD A C

Custo/benefcio Se considerarmos que seria possvel usar registradores especiais como

operandos implcitos, podemos economizar ainda mais espao


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Arquiteturas de 1 Endereo

Ex.: Neander

OP E1


E1 = localizao do operando fonte/destino Operando implcito = Acumulador (AC)

Um dos fontes e destino


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Arquiteturas de 1 Endereo

Observaes:

Vantagens

Reduz significativamente o tamanho das instrues

Desvantagens Necessita que instrues de movimentao de dados sejam subdivididas

Acumulador p/ Memria = STore Acumulator (STA)

Memria p/ Acumulador = LoaD Acumulator (LDA)

Custo/benefcio

Em comparao com uma arquitetura de trs endereos, tende anecessitar duas instrues adicionais ADD A B C -> LDA B + ADD C + STA A


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Ex.: ?

OP


Operandos implcitos Ex.: Armazenados em uma pilha na memria


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Observaes:

Vantagens

Reduz drasticamente o tamanho das instrues

Desvantagens Na verdade, para poder ser usada precisa de pelo menos duas instrues

com endereo, para transferncia de dados para a/da pilha PUSH = empilha

POP = desempilha

Custo/benefcio Arquiteturas puras de zero endereos no apresentam vantagens

significativas, o que as torna pouco difundidas ADD A B C -> PUSH C + PUSH B + ADD + POP A


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Matria Nova

Computador Hipottico Neander

IAC-2009/1


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Computador Neander

Introduo

Abordagem bottom-up x top-down

Viso inicial dos conhecimentos bsicos necessrios

para o entendimento de arquitetura de computadores Ponto de consolidao

Concretizao dos conhecimentos bsicos atravs doestudo de um computador hipottico

Exemplo didtico

Computador Neander simples e ilustrativo


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Computador Neander

Caractersticas:

Largura de dados e endereos de 8 bits

Dados representados em complemento de dois

1 acumulador de 8 bits (AC)

1 apontador de programa de 8 bits (PC)

1 registrador de estado com 2 cdigos de

condio: negativo (N) e zero (Z)


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Computador Neander

modo de endereamento

modo direto: OP E1 (E1 end. operando memria)

muitas vezes tambm chamado de absoluto

palavra que segue o cdigo da instruo contm nas instrues de manipulao de dados

endereo de memria do operando

nas instrues de desvio

endereo corresponde posio de memria onde estuma instruo a ser executada


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Computador Neander


endereo

memria

operando


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Computador Neander

Conjunto de instrues (ISA)

compreende 11 instrues

codificadas atravs dos quatro bits mais significativos

da palavra que contm o cdigo da instruo

Obs: Veremos mais adiante que existem verses

estendidas do Neander, as quais implementaminstrues complementares


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Computador Neander

Conjunto de instrues (ISA)

end significa endereo direto STA, LDA, ADD, OR e AND: endereo de operando

JMP, JN e JZ: endereo de desvio


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Computador Neander

Aes executadas

AC e PC: registradores especiais (acumulador e program counter)

MEM(end): contedo da posio end dememria

N e Z: cdigos de condio

:

atribuio


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Computador Neander

Cdigos de condio

Cdigos fornecidos pela Unidade Lgica eAritmtica (ULA) (usados pelas instrues JN e JZ)

N - (negativo) : sinal do resultado 1 : resultado negativo

0 : resultado positivo

Z - (zero) : indica resultado igual a zero 1 : resultado igual a zero

0 : resultado diferente de zero


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Computador Neander

Cdigos de condio

Observaes

Instrues lgicas e aritmticas (ADD, NOT, AND, OR) e

a instruo de transferncia LDA afetam N e Z Demais instrues (STA, JMP, JN, JZ, NOP e HLT) no

alteram


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Computador Neander

Formato de instrues

Formadas por um ou dois bytes

ocupam uma ou duas posies na memria

instrues de um byte 4 bits mais significativos contm o cdigo da instruo

instrues de dois bytes primeiro byte contm o cdigo nos 4 bits maissignificativos e

o segundo byte contm um endereo

Instrues de dois bytes so aquelas que fazemreferncia memria


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Computador Neander

Formato de instrues

endereo direto


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Computador Neander

Exemplo de programao

Vamos considerar, como exemplo, um programa querealiza a soma de 3 posies consecutivas da memria earmazena o resultado numa quarta posio.

Inicialmente, devem ser escolhidas a rea de dados e area de programa, ou seja, a localizao das instrues edados na memria.

No existem critrios rgidos para essa escolha, mas deveser observado que a rea de programa no pode invadir area de dados e vice-versa.


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Computador Neander


Seja, para esse programa, escolhida uma alocao dememria de tal forma que o programa ocupe a metadeinferior da memria e os dados a metade superior, comosegue:


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Computador Neander


1 Programa Neander


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Computador Neander


1 Programa Neander Esse programa pode ser editado em linguagem de mquina (tanto

em hexa como em decimal), depurado e executado usando o

simulador/depurador NEANDER Linguagem simblica atravs do simulador NeanderWin

A codificao em linguagem de mquina correspondente a cadauma das instrues seria:


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Programao do Neander

Observaes complementares

Memria disponvel para programa e dadoscompreende apenas 256 posies

Exceto onde explicitado, todos os nmeros eendereos so representados na base decimal

Adotar a seguinte conveno:

incio do programa - posio 0 (0H) incio da rea de dados - posio 128 (80H)


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1 Exerccio:

Mltiplas formas para limpar (zerar) o acumulador

a) Atribuio direta

b) Subtraoc) Operao lgica AND com NOT

d) Operao lgica OR com NOTs

e) Operao lgica OR com NOT e SOMA


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1 Exerccio:

Mltiplas formas para limpar (zerar) o acumulador

f) Incrementos sucessivos

g) Incrementos ou decrementos sucessivos (pos ou neg)h) Deslocamentos sucessivos para a esquerda, com

contagem progressiva

i) Deslocamentos sucessivos para a esquerda, com

contagem regressivaj) Deslocamentos sucessivos para a esquerda, at obter

zero


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2 Exerccio:

Somar duas variveis de 8 bits

Faa um programa para somar duas variveis

representadas em complemento de dois. As variveis e o resultado esto dispostos segundo o

mapa de memria abaixo: posio 128: primeira varivel

posio 129: segunda varivel posio 130: resultado


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3 Exerccio:

Subtrair duas variveis de 8 bits:

Faa um programa para subtrair duas variveis

representadas em complemento de dois O resultado deve aparecer na posio de memria

consecutiva s ocupadas pelas variveis: posio 128: minuendo

posio 129: subtraendo posio 130: resultado


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4 Exerccio:

Comparao:

Faa um programa que determine qual a maior de 3

variveis positivas de 8 bits armazenadas em posiesconsecutivas de memria.

O resultado (a maior varivel) deve aparecer na posiolivre de memria consecutiva s ocupadas pelas

variveis na rea reservada aos dados posio 128: primeira varivel

posio 129: segunda varivel

posio 130: terceira varivel

posio 131: resultado (maior das trs variveis)


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5 Exerccio:

Determinao de overflow na soma:

Faa um programa que determine a ocorrncia de

overflow na soma de duas variveis. As variveis so de 8 bits em complemento de dois e

esto armazenadas em posies consecutivas dememria.

O resultado da soma, tambm em 8 bits, deve aparecerna primeira posio livre e overflow deve ser indicadoda seguinte forma:

posio 130: contedo = 0H quando no ocorreu overflow

contedo = FFH quando ocorreu overflow


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6 Exerccio:

Limpeza de uma rea de memria:

Faa um programa para zerar 32 posies consecutivas

na memria. Endereo inicial desta rea fornecido na posio 128

de memria (?).

garantido que o endereo inicial est entre 130 e 220.


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Modos de Endereamento

Instrues lgicas e aritmticas realizamoperaes com operandos

Operando = elemento armazenado em um

registrador ou em uma posio de memria

Instrues de desvio precisam saber para qualendereo de programa se quer desviar

Problema: Como saber onde esto os operandos que devem

ser considerados na execuo da instruo?

Endereo do operando / endereo de programa


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Modos de Endereamento

Direto

Endereo de memria indicado na instruo oprprio endereo (operando/programa)

Indireto Endereo de memria indicado na instruo

contm o endereo (operando/programa)

Endereo indicado um ponteiro para um endereode operando ou de programa


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6 Exerccio:

Limpeza de uma rea de memria:

Faa um programa para zerar 32 posies consecutivas

na memria. Endereo inicial desta rea fornecido na posio 128

de memria.

garantido que o endereo inicial est entre 130 e 220.


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endereo

memria

operando

Computador Neander


ENDEREAMENTO DIRETO

absoluto

Segundo byte da instruo SEMPRE o endereo namemria correspondente ao operando ou programa

Obs.: o registrador AC implicitamente um dos operandos em

vrias instrues (ou seja, no precisa ser explicitado)


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Computador Neander


ENDEREAMENTO INDIRETO

Neander NO SUPORTA, mas ...

podemos emular um ponteiro carregando no segundo byte

das instrues o endereo do operando

Obs.: Endereo pode estar em outra posio (ex. 128)

memria


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Exerccios Ponteiros

A. Programa que teste se uma determinadaposio de memria (endereo fornecido naposio 128) contm o valor zero. Se sim,

armazena 1 na pos 131. Se no, armazena 0na pos 131 (pos 129=1 e pos 130=0)


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Exerccios Ponteiros

B. Programa que teste se uma determinadaposio de memria (endereo fornecido naposio 128) contm um valor negativo. Se

sim, armazena 1 na pos 131. Se no,armazena 0 na pos 131 (pos 129=1 e pos130=0)


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Exerccios Ponteiros

C. Programa que teste se uma determinadaposio de memria (endereo fornecido naposio 128) contm um valor positivo. Se

sim, armazena 1 na pos 131. Se no,armazena 0 na pos 131 (pos 129=1 e pos130=0)


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Exerccios Ponteiros

D. Programa que testa a memria, a partir deuma determinada posio (endereofornecido na posio 128), procurando pela

primeira ocorrncia de um valor positivo. Aoencontrar, armazena na pos 132 o endereodo primeiro valor positivo (pos 129=1, pos

130=0 e pos 131=255) Obs.:

Endereos vlidos para teste entre 133 e 255.

Pos 132 deve conter 255 se nenhum valor positivo forencontrado at a ltima posio de memria.


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Exerccios Ponteiros

E. Programa que testa a memria, a partir deuma determinada posio (endereofornecido na posio 128), procurando por

ocorrncias de valor positivo. Ao encontrar,contabiliza na pos 132 o nmero deocorrncias de valor positivo (pos 129=1, pos

130=0 e pos 131=255) Obs.:

Endereos vlidos para teste entre 133 e 255.

Pos 132 deve conter 0 se nenhum valor positivo forencontrado at a ltima posio de memria.


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Computador Neander

Usando o simulador

exercicio assembler neander

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