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Sistemas de ComputaçãoMontador - continuação

Prof. João Paulo A. Almeida (jpalmeida@inf.ufes.br)

2007/02 - INF01907

Elementos de um montador

• Tabela de opcodes (depende do alvo)

– Mapeamento do mneumônico para códigos de operação (instrução)

– Parâmetro

– Tamanho da instrução

• Tabela de símbolos

– Uma entrada para cada símbolo

• ILC (Instruction Location Counter – contador de localização de instrução)

– Ajustada para 0 no início da passagem um e incrementada do comprimento da instrução para cada instrução processada

Tabela de OpcodesMneumônico Parâmetro Opcode (hex) Tam. Instrução

LOADA Addr 01h 2

LOADB Addr 02h 2

CONB Con 03h 2

SAVEB Addr 04h 2

SAVEC Addr 05h 2

ADD - 06h 1

SUB - 07h 1

MUL - 08h 1

DIV - 09h 1

COM - 0Ah 1

JUMP Addr 0Bh 2

JEQ Addr 0Ch 2

JNEQ Addr 0Dh 2

JG Addr 0Eh 2

JGE Addr 0Fh 2

JL Addr 10h 2

JLE Addr 11h 2

STOP - 12h 1

1ª Passagem: Construção tabela de símbolos

Símbolo Valor

a 128

f 129

while 8

fim 31

Instruções: linha-a-linhaRótulo Opcode Operandos Tam. Instrução ILC

CONB 1 2 0

SAVEB [a] 2 2

CONB 1 2 4

SAVEB [f] 2 6

while LOADA [a] 2 8

CONB 5 2 10

COM 1 12

JG fim 2 13

LOADA [f] 2 15

LOADB [a] 2 17

MUL 1 19

SAVEC [f] 2 20

LOADA [a] 2 22

CONB 1 2 24

ADD 1 26

SAVEC [a] 2 27

JUMP while 2 29

fim STOP 1 31

Fonte em assemblySEGMENT .DATA128 a DB 0129 f DB 0SEGMENT .TEXT0 CONB 1 // a=1;2 SAVEB [a]4 CONB 1 // f=1;6 SAVEB [f]while:8 LOADA [a] // if a > 5 jump to 1710 CONB 512 COM13 JG fim15 LOADA [f] // f=f*a;17 LOADB [a]19 MUL20 SAVEC [f]22 LOADA [a] // a=a+1;24 CONB 126 ADD27 SAVEC [a]29 JUMP while // loop back to iffim: 31 STOP

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Eliminando rótulos// Assumir a no endereço 128

// Assumir f no endereço 129

0 CONB 1 // a=1;2 SAVEB 1284 CONB 1 // f=1;6 SAVEB 129

8 LOADA 128 // if a > 5 jump to 1710 CONB 512 COM13 JG 3115 LOADA 129 // f=f*a;17 LOADB 12819 MUL20 SAVEC 12922 LOADA 128 // a=a+1;24 CONB 126 ADD27 SAVEC 12829 JUMP 8 // loop back to if

31 STOP

Usando a representação numéricaEnd. CódigoInstrução/operador0 3 1 12 4 3 1284 3 5 16 4 7 1298 1 9 12810 3 11 512 10 13 14

14 3115 1 16 12917 2 18 12819 8 20 5 21 12922 1 23 12824 3 25 126 6 27 5 28 12829 11 30 831 18

Usando a representação numéricaEnd. CódigoInstrução/operador0 3 // CONB 11 12 4 // SAVEB 1283 1284 3 // CONB 15 16 4 // SAVEB 1297 1298 1 // LOADA 1289 12810 3 // CONB 511 512 10 // COM13 14 // JG 31

14 3115 1 // LOADA 12916 12917 2 // LOADB 12818 12819 8 // MUL20 5 // SAVEC 12921 12922 1 // LOADA 12823 12824 3 // CONB 125 126 6 // ADD27 5 // SAVEC 12828 12829 11 // JUMP 830 831 18 // STOP

• Principal característica de um nível ISA: seu conjunto deinstruções de máquina.

• As instruções controlam tudo aquilo que a máquina pode fazer.

• De uma forma geral, podem sempre existir:

– Instruções LOAD e STORE (em diversos formatos): permitir o movimentode dados entre a memória e os registradores.

– Instruções MOVE: copiar valores entre registradores.

– Instruções aritméticas, lógicas, de comparação de valores.

– Instruções de desvio.

Conjunto de instruções

Formato de instrução Intel 32-bits Prefixos

• 4 grupos de prefixos

– opcionais

• Grupo 1 – Prefixos de repetição

– F0h – LOCK

– F2h – REPNE(=REPNZ)

– F3h – REP

• Grupo 2 – Branch hints

– 2Eh – Branch taken

– 3Eh – Branch not taken• Somente usados com desvios condicionais

• Grupo 3

• Grupo 4

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Opcode

• Código primário da instrução

• Define qual a instrução executada

– Define também tamanho de operador, direção da operação, ...

• 1, 2 ou 3 bytes de tamanho

• Pode se expandir para ocupar uma parte de Reg/Opcode

• Smaller fields can be defined within the primary opcode. Such fields define the direction of operation, size of displacements, register encoding, condition codes, or sign extension. Encoding fields used by an opcode vary depending on the class of operation.

ModR/M

• Instruções que se referem a operandos na memória usam esse byte para especificar a forma de endereçamento

• The ModR/M byte contains three fields of information:

– The mod field combines with the r/m field to form 32 possible values: eight registers and 24 addressing modes.

– The reg/opcode field specifies either a register number or three more bits of opcode information. The purpose of the reg/opcode field is specified in the primary opcode.

– The r/m field can specify a register as an operand or it can be combined with the mod field to encode an addressing mode. Sometimes, certain combinations of the mod field and the r/m field is used to express opcodeinformation for some instructions.

Referenciamento indireto de memória

• [ base reg + factor *index reg + constant ]

• base reg é um dos registradores: EAX, EBX, ECX, EDX, EBP, ESP, ESI ou EDI.

• factor é 1, 2, 4 out 8. (Se 1, fator pode ser omitido.)

• index reg é um dos registradores: EAX, EBX, ECX, EDX, EBP, ESI, EDI.

– ESP não está na lista

Operando Imediato

• Valor diretamente inserido no final da instrução

• Caso exista: 1, 2 ou 4 bytes

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Convenções (manual Intel)

• r8—One of the byte general-purpose registers AL, CL, DL, BL, AH, CH, DH, or BH

• r16—One of the word general-purpose registers AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, or DI

• r32—One of the doubleword general-purpose registers EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, or EDI

• imm8—An immediate byte value.

• imm16—An immediate word value used for instructions whose operand-size attribute is 16 bits.

• imm32—An immediate doubleword value used for instructions whose operand-size attribute is 32 bits.

Intel Architecture Software Developer’s Manual

Volume 2: Instruction Set Reference

http://developer.intel.com/design/pentiumii/manuals/243191.htm

Convenções (manual Intel)• r/m8—A byte operand that is either the contents of a byte general-purpose

register (AL, BL, CL, DL, AH, BH, CH, and DH), or a byte from memory.

• r/m16—A word general-purpose register or memory operand used for instructions whose operand-size attribute is 16 bits. The word general-purpose registers are: AX, BX, CX, DX, SP, BP, SI, and DI. The contents of memory are found at the address provided by the effective address computation.

• r/m32—A doubleword general-purpose register or memory operand used for instructions whose operand-size attribute is 32 bits. The doubleword general-purpose registers are: EAX, EBX, ECX, EDX, ESP, EBP, ESI, and EDI. The contents of memory are found at the address provided by the effective address computation.

Intel Architecture Software Developer’s Manual

Volume 2: Instruction Set Reference

http://developer.intel.com/design/pentiumii/manuals/243191.htm

Arquivo .com (DOS, 16-bit); hi.asm - simple "hello world" program

; assemble with "nasm -f bin -o hi.com hi.asm"

org 100h ; inform Nasm this is a .com file

; int 21h is going to want...

mov dx,msg ; the address of or message in dx

mov ah,9 ; ah=9 - "print string" sub-function

int 21h ; call dos services

mov ah,4Ch ; "terminate program" sub-function

int 21h ; call dos services

msg db 'Hello, World!',0Dh,0Ah,'$' ; $-terminated message

Gerando a listagem do programa c/ nasm1 ; hi.asm - simple "hello world" program

2 ; assemble with "nasm -f bin -o hi.com hi.asm"

3

4 org 100h ; inform Nasm this is a .com file

5 ; int 21h is going to want...

6 00000000 BA[0B00] mov dx,msg ; the address of or message in dx

7 00000003 B409 mov ah,9 ; ah=9 - "print string" sub-function

8 00000005 CD21 int 21h ; call dos services

9

10 00000007 B44C mov ah,4Ch ; "terminate program" sub-function

11 00000009 CD21 int 21h ; call dos services

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13 0000000B 48656C6C6F2C20576F- msg db 'Hello, World!',0Dh,0Ah,'$' ; $-terminated message

14 00000014 726C64210D0A24

15

Considerando o “org 100h”, ...1 ; hi.asm - simple "hello world" program

2 ; assemble with "nasm -f bin -o hi.com hi.asm"

3

4 org 100h ; inform Nasm this is a .com file

5 ; int 21h is going to want...

6 00000000 BA[0B01] mov dx,msg ; the address of or message in dx

7 00000003 B409 mov ah,9 ; ah=9 - "print string" sub-function

8 00000005 CD21 int 21h ; call dos services

9

10 00000007 B44C mov ah,4Ch ; "terminate program" sub-function

11 00000009 CD21 int 21h ; call dos services

12

13 0000000B 48656C6C6F2C20576F- msg db 'Hello, World!',0Dh,0Ah,'$' ; $-terminated message

14 00000014 726C64210D0A24

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Lembre-se que os endereços são representados em “Little Endian”, ou seja, byte mais significativo vem antes.