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Gestione delle subroutine. Vantaggi delle subroutines. In maniera analoga alle funzioni/metodi dei linguaggi di alto livello, anche in assembly le subroutines garantiscono una maggiore semplicità , modularità e riusabilità del software.
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Vantaggi delle subroutines In maniera analoga alle funzioni/metodi dei linguaggi di 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.
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.
Collegamento tra programma e sottoprogramma Programma principale Sottoprogramma A JSR A JSR A RET
Differenza tra JMP e JSR 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. 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 efficentemente anche situazioni più complesse, in cui i sottoprogrammi chiamano a loro volta altri sottoprogrammi (nested subroutines).
Nested subroutines 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
Lo stack 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 alla sommità (top) dello stack è chiamata push, mentre l’operazione inversa è chiamata pop. Le operazioni di PUSH e POP, sebbene non disponibili nel set di istruzioni del PD32, vengono comunque implementate come pseudoistruzioni di movimento dati. Le pseudoistruzioni sono non sono implementate a livello hardware, ma sono messe a disposizione dall’assemblatore che provvede a mapparle nelle istruzioni del microprocessore equivalenti.
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 La gestione dello stack nel PD32 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
BASE 78 56 34 12 Esempio esecuzione 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
BASE 78 56 34 12 Esempio esecuzione 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
Lo stack e le subroutines 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.
Il passaggio di parametri alle subroutine • Esistono diverse tecniche per il passaggio di parametri ad una subroutine: • La soluzione più efficiente è prevedere l’utilizzo di uno o più registri per il passaggio diretto dei alla subroutines. In tal modo si evitano completamente accessi alla memoria. Il limite di tale tecnica è legato al ristretto numero di registri disponibili. • Nel caso in cui i parametri da passare alla subroutine non possano essere memorizzati direttamente all’interno dei registri del PD32 è comunque possibile utilizzare i registri per indirizzare una o più aree di memoria nelle quali siano state preventivamente memorizzate i parametri da scambiare.
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
Esempi org 400h var1 DW 2 ; memorizzata in 400h var2 DL 4, 22h, 3; memorizzata a partire da 402h code movw var1,R0 ; R0=2 movl #var1,R1 ; R1=400h movw R1,var1 ; scrive nella locazione 400h il valore 400h movl #0,r0 movl var2(R0), R1 ;r1=4h=00000004h; movl #1,r0 movl var2(R0), R1 ;r1=22000000h movl #2,r0 movl var2(R0), R1; r1=00220000h movl #4,r0 movl var2(R0), R1; r1=22h=00000022h; halt end
