Arquitectura de Computadores 3º Teste. Instruções do x86

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1 Arquitectura de Computadores 3º Teste Ano Lectivo: 2009/2010 Data: 19 de Dezembro de 2009 Duração: 2h00 INFORMAÇÕES GERAIS 1. Mantenha na secretária apenas a sua identificação e uma caneta (azul ou preta). 2. Responda no espaço delimitado a seguir a cada questão. 3. Utilize o verso da página, onde se encontra a pergunta, para rascunho ou para espaço adicional. 4. A não entrega do teste tem o mesmo significado da não comparência ao teste. Instruções do x86 ADC Add with carry ADD Add AND Logical AND CALL Call procedure CBW, CWD, CDQ Convert size CLC Clear carry flag CLD Clear direction flag CLI Clear interrupt flag CMC Complement carry flag CMP Compare operands (D-S) CMPSB, CMPSW, CMPSD, CMPSQ Compare B, W, D, Q in memory ([DS:ESI] - [ES:EDI]) DEC Decrement by 1 DIV Unsigned divide HLT Enter halt state IDIV Signed divide IMUL Signed multiply IN Input from port INC Increment by 1 INT Call to interrupt IRET Return from interrupt Jxx (JA, JAE, JB, JBE, JC, JCXZ, JE, JG, JGE, JL, JLE, JNA, JNAE, JNB, JNBE, JNC, JNE, JNG, JNGE, JNL, JNLE, JNO, JNP, JNS, JNZ, JO, JP, JPE, JPO, JS, JZ) above, bellow (no sign), greater, less, (sign), etc JMP Jump LAHF Load flags into AH register LEA Load Effective Address LDS,LES,LFS,LGS,LSS Load pointer to Segment : DST LOCK Assert BUS LOCK# signal LODSB, LODSW, LODSD, LODSQ Load B,W, D, Q (for strings) EAX <- [DS:ESI] LOOP/LOOPx Loop control MOV Move MOVSB, MOVSW, MOVSD, MOVSQ Move B,W,D,Q from string to string, [ES:EDI] <- [DS:ESI] MUL Unsigned multiply NEG Two's complement negation NOP No operation NOT Negate the operand, logical NOT OR Logical OR OUT Output to port POP Pop data from stack POPF Pop data into flags register PUSH Push data onto stack PUSHF Push flags onto stack RCL Rotate left (with carry) RCR Rotate right (with carry) REPxx Repeat CMPS/MOVS/SCAS/STOS (this is a prefix) RET, RETN, RETF Return from procedure near and far ROL Rotate left ROR Rotate right SAHF Store AH into flags SAL Shift Arithmetically left SAR Shift Arithmetically right SBB Subtraction with borrow SCASB, SCASW, SCASD, SCASQ Compare B, W, D, Q string EAX- [ES:EDI] SHL Shift left (unsigned shift left) SHR Shift right (unsigned shift right) STC Set carry flag STD Set direction flag STI Set interrupt flag STOSB, STOSW, STOSD, STOSQ Store B,W,D,Q in string [ES:EDI] <- EAX SUB Subtraction: D=D-S TEST Logical compare (AND) XCHG Exchange data XOR Exclusive OR 1 de 5

2 I Assembler x86 Pretende-se implementar um device driver de um rato, em assembler do x86. Assuma que pode ler informação sobre o estado do rato utilizando o seguinte interface (uma versão simplificada do real). Quando detectar movimento o rato gera uma interrupção. Na rotina de interrupção devem ser efectuadas as seguintes operações. 1) Esperar que o buffer de input do rato fique vazio, para tal deve se testar o bit 0x2 do porto de IO 0x64 venha a zero; 2) Enviar para o rato um pedido de dados, escrevendo 0xeb para o porto de IO 0x60; 3) Esperar que os dados fiquem disponíveis no output buffer, isto será quando o bit 0x1 do porto IO 0x64 vier a 1. 4) Ler o primeiro byte de dados do rato do porto 0x60. 5) repetir 3 e 4 para ler mais dois bytes. Os três bytes lidos do rato contêm a seguinte informação: Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Byte 1 Y overflow X overflow Y sign bit X sign bit Always 1 Middle Btn Right Btn Left Btn Byte 2 Byte 3 X Movement Y Movement Y e X overflow indicam que ouve um overflow no movimento X ou Y respectivamente. Y e X sign bit indicam a direcção de deslocamento do rato. Middle Btn, Rigth Btn e Left Btn, indicam se os respectivos botões foram pressionados. 1. [3 val] Escreva o código da rotina de interrupção do rato que lê os três bytes do rato e os coloca em três endereços de memória. O restante código da rotina será nas próximas alíneas. 2 de 5

3 2. [2 val] Escreva o código que converte os números correspondentes aos bytes 2 e 3 em números em complemento para dois com sinal. 3. [2 val] Escreva o restante código da rotina de interrupção que calcula as coordenadas actuais do rato, baseado nos valores anteriores, que estão nas posições de memória X_POS e Y_POS. 4. [3 val] Acrescente agora código para detectar clicks e duplos clicks. Sempre que existir um click deve chamar a função POST. A função recebe três argumentos na pilha. O primeiro argumento será 1 no caso de um click no botão esquerdo, 2 no caso do botão central, 3 no caso do botão direito e 4 no caso de um duplo click, o segundo e terceiro argumento serão X_POS e Y_POS. Para detectar um duplo click deve chamar a função TIME, que devolve o tempo decorrido em ms no eax. Um duplo click corresponde a dois clicks do botão esquerdo em menos de 0.5s. 3 de 5

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5 II Unidades de Memória 1. [2 val] Considere o seguinte código e uma cache de instruções de duas vias com oito palavras de 32 bits e instruções de 32 bits e uma politica de substituição LRU. Preencha a seguinte tabela com o número de hits e misses da cache. Endereço Código MISSEs HITs 80h b MOV EAX, 17 84h b LOOP: DEC EAX 88h b BR.Z END 8Ch b TEST EAX,0x3 90h b JZ LOOP2 94h b ADD EBX,3 98h b JMP LOOP 9Ch b LOOP2: SUB EBX, 3 A0h b SUB ECX, 4 A4h b JMP LOOP A8h b END: ACh b 2. [2 val] Indique o conteúdo da cache (endereço em hex) no fim do código: VIA1 VIA2 Linha [2 val] Determine qual é o hit-rate desta zona de código. 4. [2 val] Traduza os endereços virtuais em endereços físicos. Assuma que os 10 bits mais significativos são o offset dentro do directório, os seguintes 10 são o offset dentro da página e os 12 seguintes são o offset dentro da página. Indique a página utilizada. a) b) c) Directório: x0000fa x0000f3c x00002a34 Tabela de página 0x0000fa Tabela de página 0x0000f3c Tabela de página 0x00002a [2 val] Indique qual é a diferença entre uma cache write through e uma cache copy back. 5 de 5