CALCOLATORI ELETTRONICI

1. CALCOLATORI ELETTRONICI Gestione delle subroutine

2. SUBROUTINES / 1 Vantaggi delle subroutines In maniera analoga alle funzioni/metodi dei linguaggi ad alto livello, anche in assembly le subroutines garantiscono una maggiore semplicità, modularità e riusabilità del software. Inoltre riducono il consumo di memoria necessario per la memorizzazione del codice, nel caso in cui un determinato insieme di istruzioni debba essere richiamato più volte durante l’elaborazione.

3. SUBROUTINES / 2 Salto a sottoprogramma L’istruzione di salto a subroutine (JSR) permette di saltare da un programma – programma principale – ad un altro programma – sottoprogramma. Esempio JSR moltiplicazione ;salta al sottoprogramma “moltiplicazione” L’esecuzione del sottoprogramma termina con l’istruzione RET, con la quale si ritorna ad eseguire il programma principale, o meglio il programma chiamante.

4. SUBROUTINES / 3 Programma principale Sottoprogramma A 1. chiamata JSR A 2. chiamata 1. risposta JSR A RET 2. risposta

5. JMP e JSR / 1 La sintassi di JSR (Jump To Subroutine) è la stessa dell’istruzione di salto incondizionato JMP, cioè: JSR <dest> dove dest è l’indirizzo di memoria della prima istruzione della subroutine espresso sotto forma di numero binario a 32 bit o di riferimento simbolico(label).

6. JMP e JSR / 2 Differenza tra JMP e JSR A differenza dell’istruzione JMP, il microprogramma associato all’istruzione JSR, prima di rimpiazzare il contenuto del PC con l’indirizzo <dest>, deve memorizzarne il valore in memoria. In questo modo, al termine della subroutine, l’esecuzione può riprendere dall’istruzione successiva alla JSR. L’area di memoria preposta alla memorizzazione degli indirizzi di ritorno delle subroutines deve permettere di gestire efficientemente anche situazioni più complesse, in cui i sottoprogrammi chiamano a loro volta altri sottoprogrammi (nested subroutines).

7. SUBROUTINES ANNIDATE Programma principale Sottoprogr. C Sottoprogr. A Sottoprogr. B 1 2 JSR A 3 JSR B 6 5 JSR C 4 RET RET RET JSR A

8. STACK / 1 La gestione dei sottoprogrammi è basata su una struttura dati chiamata stack (pila), gestita con una tecnica LIFO (Last In First Out): gli elementi vengono prelevati a partire dall’ultimo che è stato memorizzato. L’operazione di inserimento di un elemento alla sommità (top) dello stack è chiamata push, mentre l’operazione inversa è chiamata pop.

9. STACK / 2 Le operazioni di PUSH e POP, sebbene disponibili nel set di istruzioni del PD32, vengono comunque implementate come pseudoistruzioni di movimento dati. Le pseudoistruzioni non sono implementate a livello hardware, ma sono messe a disposizione dall’assemblatore che provvede a mapparle nelle istruzioni del microprocessore equivalenti.

10. BASE S elem.1 byte 4 LSB S-1 elem.1 byte 3 S-2 elem.1 byte 2 S-3 elem.1 byte 1 MSB S-4 elem.2 byte 4 LSB S-5 elem.2 byte 3 S-6 elem.2 byte 2 S-7 elem.2 byte 1 MSB S-8 GESTIONE STACK PD32 / 1 STACK Nel PD32 lo stack è costituito da longword e ad esso è associato un particolare registro detto SP (Stack Pointer) che nel PD32 coincide con il registro R7. Tale registro punta sempre alla cima (top) dello stack. Per “ragioni storiche”, nel PD32 lo stack cresce verso indirizzi di memoria decrescenti. Sia S l’indirizzo iniziale dello stack (base), allora gli n elementi presenti sono memorizzati nelle locazioni consecutive: S, S-4, S-8,…,S-4*n TOP S-8 R7

11. GESTIONE STACK PD32 / 2 Come detto in precedenza le istruzioni PUSH e POP non sono vere e proprio istruzioni che appartengono al set del PD32, bensì sono istruzioni che il compilatore traduce in particolari MOV. BASE S e_b4 S-1 PUSH: inserisce elemento “e” in pila e_b3 S-2 e_b2 S-3 e_b1 S-4 S-5 S-6 S-7 S-8 R7 S

12. GESTIONE STACK PD32 / 2 Come detto in precedenza le istruzioni PUSH e POP non sono vere e proprio istruzioni che appartengono al set del PD32, bensì sono istruzioni che il compilatore traduce in particolari MOV. BASE S e_b4 S-1 POP: estrae l’elemento “e” dalla pila e_b3 S-2 e_b2 S-3 e_b1 S-4 S-5 S-6 S-7 S-8 R7 S-4

13. PSEUDO-ISTRUZIONE OP. COMMENTO PUSH S Inserisce in cima allo stack una longword indirizzata dall’operando sorgente S. Viene tradotta come: MOVL S, -(R7)‏ POP D Estrae dallo stack una longword e la pone nella locazione indicata dall’operando D. Viene tradotta come: MOVL (R7)+, D PUSHSR - Inserisce lo Status Register in cima allo stack. Viene tradotta come: MOVRFRSR -(R7)‏ POPSR - Ripristina lo Status Register con la longword presente in cima allo stack. Viene tradotta come: MOVTOSR (R7)+ STACK & PD32 / 2 Le pseudoistruzioni per la gestione dello stack

14. BASE 78 56 34 12 ESEMPIO PUSH PRIMA DI ESEGUIRE PUSH R6… … E DOPO 000027FC BASE 000027FC 78 56 34 TOP 000027F8 000027F8 12 44 33 22 TOP 000027F4 11 R6 R6 11223344 11223344 PC PC 00000414 00000410 R7 R7 000027F4 000027F8

15. BASE 78 56 34 12 ESEMPIO POP PRIMA DI ESEGUIRE POP R5… … E DOPO 000027FC BASE 000027FC 78 56 34 TOP 000027F8 000027F8 12 44 33 22 TOP 000027F4 11 R5 R5 FFFFFFFF 11223344 PC PC 00000414 00000418 R7 R7 000027F4 000027F8

16. STACK E SUBROUTINE L’istruzione JSR inserisce (PUSH) in cima allo stack il valore del PC, ovvero l’indirizzo di ritorno della subroutine. In maniera analoga, l’istruzione RET estrae dalla cima dello stack una longword che memorizza all’interno del PC. Nella successiva fase di fetch sarà quindi caricata nell’IR l’istruzione che segue la JSR. Lo stack è inoltre utilizzato dalla subroutine chiamata per salvare i registri che saranno utilizzati e quindi sovrascritti, così da poterne ripristinare il valore originale prima di eseguire il RET. Questa operazione assicura che la funzione chiamante trovi i registri inalterati una volta terminata l’esecuzione della subroutine.

17. Direttive di definizione variabili Sintassi: label dl/dw/db n {,nj} Dichiara una variabile di nome label inizializzata al valore n. Eventuali altri numeri specificati oltre il primo sono allocati consecutivamente in memoria a partire dall’indirizzo associato a label. Tale indirizzo è scelto dall’assemblatore! var1 DW 4 var1 è un place-holder per una word collocata in memoria in una locazione scelta dall’assemblatore ed inizializzata a 4. var2 DL 4, 22h, 3 alloca 3 longwords inizializzate a 4, 22h e 3. var2 punta alla prima locazione

18. Utilizzo subroutine mondo reale • Implementazione di chiamate a funzioni / metodi • Interruzione asincrona del flusso di esecuzione di un programma • Implementazione di porzioni di codice per la gestione di eventi (Gestione driver )‏ • ….un milione di altri usi……