Software Básico. Conceito de Linguagem de Máquina e Montagem: introdução ao Assembly. Prof. MSc. Hugo Vieira L. Souza

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1 Software Básico Conceito de Linguagem de Máquina e Montagem: introdução ao Assembly Prof. MSc. Hugo Vieira L. Souza

2 Este documento está sujeito a copyright. Todos os direitos estão reservados para o todo ou quaisquer partes do documento, em especial a interpretação de tradução, reprodução, distribuição ou comercialização física ou na Web do conteúdo contido nos slides, estão sujeitas a autorização prévia pelo autor. Hugo Vieira Lucena de Souza, 2014 Todos os textos, nomes, marcas e figuras de outras publicações e autores contidos neste documento estão devidamente referenciados através de suas obras originais e protegidos pelas leis de propriedades intelectuais.

3 Agenda Linguagem de Montagem do 8086/8088 Arquitetura-padrão 8086 e 8088; Montadores e Registradores 8086 e 8088; Conjunto de instruções do 8086/8088 Funções básicas dos montadores e suas instruções; Entendendo as estruturas básicas de um programa; Nomenclaturas da linguagem de montagem; Programando em Assembly com o EMU8086 Prática 01: Entendendo a estrutura de um programa; Prática 02: Codificando o nosso Alô mundo!; Prática 03: Compilando e testando o nosso código Assembly; Referências

4 Linguagem de Montagem do 8086/8088 Estudamos nas últimas aulas, uma breve introdução sobre a arquitetura e infraestrutura de computadores; Vimos que a classificação das linguagens se tornou importante para especificar a construção de sistemas em vários níveis de abstração; Nas próximas aulas estaremos estudando como as microarquiteturas e microinstruções são implementadas na prática; Vamos estudar a microarquitetura 8086/8088 e entender como funciona o desenvolvimento das microinstruções em um nível de abstração com a linguagem Assembly;

5 Linguagem de Montagem do 8086/8088 A arquitetura 8086 foi criada pela Intel como proposta inicial de implementar uma microarquitetura com controladores de alta performance; A empresa IBM adotou em seus primeiros computadores essa perspectiva de adotar como cérebro de seus computadores uma linha que tinha em sua infraestrutura uma comunicação efetiva com o hardware, baseada em microinstruções; Toda a organização do processador era baseada em dois componentes principais: unidade de interface de barramentos e unidade de execução:

6 Linguagem de Montagem do 8086/8088 Arquitetura-padrão de um 8086 [UFPR];

7 Linguagem de Montagem do 8086/8088 A arquitetura é composta por 14 registradores, todos eles com 16 bits, numerados de 0 a 15, divididos em quatro grupos funcionais: Registradores gerais: AX, BX, CX, DX; Registradores de segmento: CS, DS, ES e SS; Registradores-ponteiros: SI, DI,SP, BP, IP; Registradores de estado: F; Os registradores gerais podem ser divididos em duas partes, sendo cada uma com 8 bits. Eles tem como função armazenar dados [variáveis] e processar informações [fluxo de leitura], fazendo parte dos registradores de grupos de dados [Data Group];

8 Linguagem de Montagem do 8086/8088 O registrador AX pode ser utilizado em operações aritméticas, acesso aos dados, além como variável de entrada e saída de dados; Já o registrador BX tem como função promover a localização do ponteiro para acessar a memória para obter como valor de retorno para prestar ajuda [auxiliar] ao registrador AX; O registrador CX é utilizado para receber valores de interrupções, contar laços de repetição e operações de deslocamento de dados. O DX é utilizado para operações de multiplicação e divisão, tendo a possibilidade de armazenar o resto da divisão;

9 Linguagem de Montagem do 8086/8088 Os registradores de segmento também são extremamente importantes. Suas funções são parecidas, buscando acessar áreas da memória: CS: Mapeia o caminho de acesso a memória; DS: é o registrador de segmento que aponta para área da memória onde o valor pode estar salvo. Geralmente o registrador declarado; Como utilizaremos apenas esses dois, é importante que conheçamos também os registradores que trabalham deslocando os dados nos segmentos. Os registradores de deslocamento tem como função mapear os índices de acesso a memória para possibilitar o armazenamento;

10 Linguagem de Montagem do 8086/8088 Outra categoria indispensável são os flags. Os flags, são os sinalizadores, responsáveis por efetivar as operações lógicas, aritméticas, manipulação dos códigos, interrupções e outras ações verificadas através do estado do microprocessador. Os principais flags do são: Flags de estado: CF, PF, AF,ZF e SF Flags de sistema: TF, IF, OF; Flags de controle: DF; Dos flags descritos acima, alguns deles são utilizados diretamente no códigofonte. A sinalização consiste em informar ao controlador em qual situação sem encontra processamento considerando as interrupções;

11 Linguagem de Montagem do 8086/8088 As interrupções consistem a capacidade do computador tem de reconhecer seu estado de processamento diante das instruções; Para o IBM8086, trabalhamos basicamente com três tipos de interrupções, programadas ou não, sendo elas: Interrupção por hardware: é uma interrupção ocasionada para estabelecer o reconhecimento e a comunicação com os periféricos através dos endereços de memória. Na faixa hexadecimal é reconhecida pelos endereços: 08h a 0Fh; Interrupção por exceção: é aquela que realiza o controle do processador sinalizando algum erro que tenha acontecido. Ao todo o microprocessador propõe oito tipos de erros;

12 Linguagem de Montagem do 8086/8088 Interrupção por software: uma das mais comuns, acionadas por um programa em execução que ocasiona a interrupção da comunicação dos periféricos e o acesso a memória; Os segmentos e deslocamentos ordenam como a informação é organizada e armazenadas em um programa assembly. Os segmentos definem as linhas que podem ser acessadas pelos registradores, enquanto os deslocamentos representam as colunas; Manzano [2] explica em seu livro que a leitura dos endereços da memória e dos dados é realizada em notação hexadecimal, sendo ela representada por: 16 bits [16 segmentos]: 00000h até FFFFFh equivalente a 1MB;

13 Linguagem de Montagem do 8086/8088 Os deslocamentos são contabilizados, sendo pareados aos segmentos. Isso quer dizer, que um segmento pode ter vários deslocamentos, sendo representados pela notação 0yyyyyh até Fyyyyyh para facilitar o mapeamento e o acesso a memória; É importante lembrar que um processador IBM trabalha com uma memória de 16 MB. Seu endereçamento é baseado em uma combinação de blocos de memória, orientados para estarem distribuídos por diferentes organizações, considerando, o espaço e a posição de seu endereço para estar alocado;

14 Conjunto de instruções 8086/8088 A linguagem Assembly é aquela que tem como propósito trabalhar a alocação e armazenamento dos dados através dos segmentos e deslocamentos; Seu código-fonte é promovido graças a uma estrutura, comum de um programa de computador [escopo], entretanto com uma diferença simples; O escopo de um programa possui três estruturas básicas: os endereços, os dados e as instruções. Os endereços corresponde aos endereços físicos na memória, representado através de dados hexadecimais; Os dados, são os valores, baseados na combinação de caracteres da tabela ASCII e as instruções de código;

15 Conjunto de instruções 8086/8088 [2] Tabela ASCII simplificada. A versão completa está no site;

16 Conjunto de instruções 8086/8088 Nosso primeiro exemplo de código-fonte será um simples Hello World. Observe na estrutura do código abaixo, que a lógica não é tão simples, como já estamos acostumados:

17 Conjunto de instruções 8086/8088 Observe que na parte superior do código tem um comentário, que pode ser feito após o símbolo ; ; Todas as linhas abaixo tem um rótulo, responsável por especificar qual será a estrutura do programa a ser lida pelo compilador. Na prática, temos três tipos de rótulos: Rótulo de nome: especifica o nome do programa implementado ex.: Rótulo de operandos: especifica os registradores e estruturas do código de montagem podem ser nomeadas e instanciadas. ex.: Rótulo de programa: delimita o início e o fim do programa de montagem. ex.:

18 Conjunto de instruções 8086/8088 Todo e qualquer código assembly inicia com: A primitiva delimita na arquitetura que a partir do endereço 100h serão realizadas leituras de blocos com até 64 Kb [padrão]; A estrutura início do programa; significa que jump [salte] para a próxima linha após o A primitiva representa a movimentação de caracteres para um rótulo, que funcionará como uma espécie de constante, podendo ser instanciado no programa; A movimentação dos dados entre os registradores ocorre pela primitiva. A primitiva pode trabalhar com:

19 Conjunto de instruções 8086/8088 [5] Os registradores que trabalhamos na maior parte são o AX e DX. No nosso exemplo, o rótulo msg move para o registrador DX a mensagem; O registrador AH é responsável pela instancia de saída de dados do propmt. A primitiva inicializa a função de impressão, seguida da interrupção

20 Conjunto de instruções 8086/8088 É indispensável saber que sempre que um fluxo for terminado, a interrupção tem que ser instanciada. Caso isso não ocorra seu programa irá entrar em loop infinito; No caso da interrupção 16, a mesma representa a entrada de um dado do teclado para que o programa finalize. Todos os programas, em tese, devem voltar para o sistema operacional nativo, por isso, devemos implementar o rótulo ; Quando nosso programa estiver totalmente escrito, podemos então iniciar o processo de compilação e execução do código de montagem. Estaremos utilizando a ferramenta Emu8086, em sua versão Trial;

21 Programando em Assembly com EMU 8086 A ferramenta pode ser baixada na página da disciplina normalmente. Estaremos trabalhando com ela por conta da contabilidade com as plataformas 64 bits de nossas máquinas; Ao abrir a ferramenta, você verá que a tela de seleção de código para o template irá perguntar qual será o tipo de montagem a ser realizada. Nosso template será COM;

22 Programando em Assembly com EMU 8086 Com a tela pronta, digite o código do slide 16. quando você terminar a digitação, inicialmente seu código precisará ser compilado; Para compilar seleciona a opção: Ao compilar, o software irá solicitar que você salve a versão do executável do código de montagem. Por padrão, salvamos na pasta do próprio aplicativo; Observe que na mesma tela irá aparecer: Inicialize o código de montagem e veja a seguinte tela:

23 Programando em Assembly com EMU 8086 Código de montagem Assembly em execução;

24 Programando em Assembly com EMU 8086 Como resultado da compilação estão a simulação de debug do código, o resultado da execução do mesmo e a especificação de endereçamento de dados e endereços de memória da arquitetura; Veja que esse é nosso primeiro programa-teste, sem entrada de dados e sem o uso de alguns registradores, interrupções e demais estruturas que veremos nas próximas aulas; Portanto, comece a revisar com mais frequência as funções dos registradores que já estudamos em sala de aula, pois nas próximas aulas, veremos os tipos de instruções, loops e entradas do teclados;

25 Referências [1] SANTIN. Altair. Microcontrolador Material institucional da Pontificia Universidade Federal do Paraná. Disponível em: < > Acesso em 25 Abr. 2014; [2] RESENDE, Rodolfo. Foto-reprodução Tabela ASCII. Material institucional da Universidade Federal de Minas Gerais. Disponível em: < > Acesso em 02 Mai. 2014; [3] NASER, Ahmad Abdel. Código-fonte-reprodução pública. HelloWorld.Asm. Disponível em: < https://github.com/ahmadabdelnaser/emu8086/blob/master/examples/helloworld.asm > Acesso em 02 Mai. 2014; [5] MONZANO, J. N. G. Fundamentos em programação assembly. São Paulo, 7ª edição, Editora Érica, 2014;

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