Conjunto de Instruções (ISA) I

Transcrição

1 Conjunto de Instruções (ISA) I José Costa Introdução à Arquitetura de Computadores Departamento de Engenharia Informática (DEI) Instituto Superior Técnico José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 1

2 Sumário Linguagens de Programação Instruções Assmbly Especificação dos Operandos Controlo da Sequência de Execução Conjunto de Instruções do Processador P3 José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 2

3 Arquitetura do Conjunto de Instruções Instruction Set Architecture Número e dimensão dos registos Bits de estado Organização da memória Modos de endereçamento Instruções Pseudo-instruções José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 3

4 Linguagens de Programação Endereço Valor Base 2 Base 16 Base 2 Base AE B B AC F000 Endereço Código assembly Código máquina 1000h MOV R1, M[0040h] AE h h ADD R1, M[00B0h] h 00B0 1004h ADD R1, M[00B1h] h 00B1 1006h NEG R h MOV M[F000h], R1 AC h F000 ORIG 1000h N1 EQU 0040h N2 EQU 00B0h N3 EQU 00B1h N4 EQU F000h MOV ADD ADD NEG MOV R1, M[N1] R1, M[N2] R1, M[N3] R1 M[N4], R1 José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 4

5 Instruções Assembly Transferência de Dados Transferem informação de um local (registo, posição de memória ou porto de entrada/saída) para outro, sem alterar a informação original. Manipulação de Dados Aplicam um operador aritmético ou lógico ao operando(s), especificados pela sua localização, e guardam o resultado da mesma. Controlo Permitem alterar a sequência normal de instruções e definir qual a próxima instrução a ser executada. MOV R1, M[0040h] ADD R1, M[00B0h] JMP 00CCh José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 5

6 Campos de uma Instrução Assembly Código de Operação (Opcode): especifica a instrução a executar Especificação dos Operandos: Índice do registo a usar ou endereço de memória a aceder Localização dos Operandos: indicação sobre onde (registo ou memória) ir buscar os dados de entrada e guardar o resultado (modo de endereçamento) José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 6

7 Localização dos Operandos Registos internos do processador Constante, especificada na própria instrução Posição de memória Porto de entrada/saída José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 7

8 Registos Internos Acesso mais rápido Menos bits para especificar um registo (quando comparado com memória) Estão normalmente organizados em banco de registos Especificados pelo seu número Normalmente existem dois registos de uso especifico PC - Contador de Programa SP - Apontador para a Pilha Podem ainda existir outros registos com funções especificas José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 8

9 Constantes Especificadas na Própria Instrução Exemplo ADD R1, 0005h valor 5 está especificado na instrução Pouco eficiente - valor terá que estar em memória Terá que se fazer acesso extra à memória José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 9

10 Memória e Portos de Entrada/Saída Independent IO Conjunto de instruções especiais para a entrada e saída de dados Entradas/saídas independentes do sistema de memória Memory-mapped IO Dados nestes portos manipulados através das mesmas operações que manipulam dados em memória Menor complexidade no conjunto de instruções Mas redução do espaço de memória disponível para memória Arquitetura de memória mais sofisticada P3 adoptou esta opção José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 10

11 Modos de Endereçamento Modo de endereçamento Por registo Indirecto por registo Imediato Directo Indexado Relativo Baseado Indirecto Duplamente indirecto por registo Implícito Operação op RX op M[RX] op W op M[W] op M[RX+W] op M[PC+W] op M[SP+W] op M[M[W]] op M[M[RX]] José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 11

12 Tipos de Operandos MOV R1, 0040h carrega valor 0040h em R1 O que significa o valor 0040h? Possíveis significados de 0040h Conjunto de bits Valor numérico inteiro Valor numérico fracionário em vírgula fixa ou vírgula flutuante Elemento de um código Compatação de diferentes tipos José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 12

13 Controlo da Sequência de Execução Processadores executam sequencialmente instruções consecutivas na memória Mas, este fluxo pode ser interrompido Quando é executada uma instrução de controlo Quando é atendida uma interrupção José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 13

14 Instruções de Salto (1/2) Saltos Incondicionais Etiq1: INC R1 BR Etiq1 Saltos Condicionais DEC R1 BR.Z Etiq MOV R1, 55AAh Etiq: ADD R2,R1 José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 14

15 Instruções de Salto (2/2) Saltos Absolutos (JMP) Valor do operando é carregado no PC Pode ser especificado qualquer endereço de memória Saltos Relativos (BR) Valor do operando é somado ao PC Poupa espaço na codificação da instrução José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 15

16 Processador P3 16 registos - R0 a R15 Apenas R0 a R7 podem ser usados diretamente por instruções assembly Processador de 16 bits manipula dados de 16 bits em cada instrução R0 é fictício e contém sempre o valor 0 Registos R8 a R15 são registos de uso especial Registo de estado guarda os bits de estado José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 16

17 Conjunto de Instruções do Processador P3 Aritméticas Lógicas Deslocamento Controlo Transferência Genéricas NEG COM SHR BR MOV NOP INC AND SHL BR.cond MVBH ENI DEC OR SHRA JMP MVBL DSI ADD XOR SHLA JMP.cond XCH STC ADDC TEST ROR CALL PUSH CLC SUB ROL CALL.cond POP CMC SUBB RORC RET CMP ROLC RETN MUL RTI DIV INT José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 17

18 Referências Arquitectura de Computadores: dos Sistemas Digitais aos Microprocessadores, G. Arroz, J. Monteiro, A. Oliveira, Secções 10.1, 10.2, 10.3, 10.5, 10.6 José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 18

19 Próxima Aula Conjunto de Instruções (ISA) (cont.) José Costa (DEI/IST) Conjunto de Instruções (ISA) I 19