Parte 1: Organização de Computadores

1. Parte 1:Organização de Computadores 7. Compilando programas Texto base: capítulo 3 Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface J.L. Hennessy e D.A. Patterson

2. MIPS: Visão do programador • Alguns registradores (32 bits) • $s0 - $s7: uso geral, preservados • $t0 - $t9: temporários, não preservados • $sp: apontador de pilha, preservado • $ra: endereço de retorno, preservado • $a0 - $a3: argumentos, não preservados • $v0 - $v1: valores de retorno, não preservados

3. Algumas instruções

4. Formato das instruções

5. Um pequeno segmento em C • Variáveis a  e colocadas nos registradores $s1  $s5 pelo compilador

6. Um pequeno segmento em C • Variáveis a  e colocadas nos registradores $s1  $s5 pelo compilador

7. Um pouco mais de complexidade • Variáveis f  j em $s0  $s4

8. Um pouco mais de complexidade • Variáveis f  j em $s0  $s4

9. Um operando em memória • A é um array de 100 posições; g e h estão em $s1 e $s2; endereço de base de A está em $s3

10. Um operando em memória • A é um array de 100 posições; g e h estão em $s1 e $s2; endereço de base de A está em $s3 ?

11. Ainda outro array • A é um array de 100 posições; h está em $s2; endereço de base de A está em $s3

12. Ainda outro array • A é um array de 100 posições; h está em $s2; endereço de base de A está em $s3

13. Array com índice variável • A é um array de 100 posições; g, h e i estão em $s1, $s2 e $s4; endereço de base de A está em $s3

14. Array com índice variável • A é um array de 100 posições; g, h e i estão em $s1, $s2 e $s4; endereço de base de A está em $s3

15. Outras instruções

16. Tomando decisões • i e j estão em $s3 e $s4; f, g e h estão em $s0, $s1 e $s2

17. Tomando decisões • i e j estão em $s3 e $s4; f, g e h estão em $s0, $s1 e $s2

18. Loop e índice variável • A é um array de 100 posições; g, h, i e j estão em $s1, $s2, $s3 e $s4; endereço de base de A está em $s5. Ex:

19. Código do exemplo do Loop

20. Evitando o go to: while • save é um array; i, j e k estão em $s3, $s4 e $s5; base de save está em $s6. Ex:

21. Código do exemplo com while

22. Mais algumas instruções

23. E o switch? • Variáveis fa k estão de $s0 a $s5; $t2 contém 4; $zero = 0

24. Código para o switch

25. Utilizando procedures • Alocação de registros para passagem de parametros e valores • $a0 - $a3: passagem de argumentos • $v0 - $v1: retorno de valores • $ra: endereço de retorno • nova instrução: jal ProcedureAddress (salva endereço da próxima instrução em $ra) • mais parametros/valores: uso da pilha

26. Procedures: um caso simples

27. Código MIPS: proc_simples

28. Recursividade • Cálculo de fatorial

29. Código MIPS: fatorial

30. Arrays x ponteiros

31. Código clear1 e clear2

32. Um pouco mais rápido ...

33. Pseudo-instruções • A linguagem de montagem pode ter instruções que não sejam implementadas em hardware: pseudo-instruções • Exemplo: • move $t0, $t1 # $t0  $t1 ( a MIPS!) • add $t0, $zero, $t1 # equivalente ao move

34. programa C programa fonte Transformando *.c em *.exe

35. programa assembly programa C Transformando *.c em *.exe compilador

36. programa assembly módulo objeto programa C linguagem de máquina! Transformando *.c em *.exe compilador montador

37. routina de biblioteca programa assembly módulo objeto programa C Transformando *.c em *.exe compilador linguagem de máquina! montador

38. routina de biblioteca programa assembly módulo objeto programa C Transformando *.c em *.exe compilador podemos ter vários módulos objeto e várias rotinas de biblioteca montador

39. routina de biblioteca programa assembly módulo executável módulo objeto programa C linguagem de máquina! Transformando *.c em *.exe compilador ligador montador

40. routina de biblioteca programa assembly módulo executável módulo objeto memória programa C compilador carregador ligador montador Transformando *.c em *.exe

41. Olhando cada fase . . . • Identificação dos arquivos: • Unix: arq.c, arq.s, arq.o, a.out • MS-DOS: arq.c, arq.asm, arq.obj, arq.exe • Compilação • código objeto pode ser produzido diretamente • fases

42. Montagem • Transforma um programa em linguagem de montagem em um programa objeto: instruções de máquina, dados e informações para colocação das instruções em memória • Tabela de símbolos: associação entre rótulos e seus endereços

43. Arquivo objeto (e.g., Unix) • Cabeçalho: tamanho e posição dos componentes do arquivo objeto • Segmento de texto: código de máquina • Segmento de dados: dados estáticos e dinâmicos • Inf. de relocação: identifica instruções e palavras de dados que dependem de endereços absolutos quando programa é carregado

44. Arquivo objeto (cont.) • Tabela de símbolos: símbolos que não foram resolvidos (referências externas) • Informação para depuração: possibilita associação entre instruções em C e instruções de máquina; facilita a leitura de estruturas de dados

45. Um arquivo objeto

46. Ligação • Compilação separada: necessidade do ligador • Ligador pega um programa objeto e produz um módulo carregável • Ligação dinâmica em tempo de carregamento: incorporação de novas versões; compartilhamento de código • Ligação dinâmica em tempo de execução: só aloca memória p/ o que for usado; instalação de módulos não existentes quando da programação da aplicação

47. Carregamento • Definição de endereçamento: • carregamento absoluto • limitado: problema com modificações • carregamento relocável • problema: memória virtual (swapping) • carregamento dinâmico em tempo de execução

48. Um programa na memória

49. Leitura suplementar • Apêndice A, itens A1 até A6, Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface, J.L. Hennessy e D.A. Patterson • Apêndice 7A, Operating Systems: Internals and Design Principles, W. Stallings