OBSAH WEBU
ČTĚTE!
Rozdíly
Zde můžete vidět rozdíly mezi vybranou verzí a aktuální verzí dané stránky.
|
temata:37-prog_jsi:main [2011/03/15 13:51] sgs vytvořeno |
temata:37-prog_jsi:main [2012/04/11 13:26] (aktuální) conyx [Programování v jazyku symbolických instrukcí] |
||
|---|---|---|---|
| Řádek 1: | Řádek 1: | ||
| - | aa | + | ~~ODT~~ |
| + | |||
| + | =====Programování v jazyku symbolických instrukcí===== | ||
| + | |||
| + | Základní části počítače: | ||
| + | *aritmeticko-logická jednotka (Arithmetic and Logic Unit, ALU) | ||
| + | *řadič / řídící jednotka (Control Unit, CU) | ||
| + | *zdroj taktovacích impulsů/hodin (clock) | ||
| + | *registry (registers) | ||
| + | *hlavní paměť (Memory Storage Unit / Main Memory) | ||
| + | *vstupní a výstupní zařízení (Input/Output Devices, I/O Devices) | ||
| + | *adresova, datova a kontrolni sbernice | ||
| + | |||
| + | K významným registrům CPU patří střádač (Accumulator, A), registr ukazatele instrukcí (Instruction pointer register, IP) a instrukční registr (Instruction register, IR). | ||
| + | |||
| + | **Další registry procesorů pentium** | ||
| + | *EAX (Accumulator) střádač | ||
| + | *EBX (Base) ukazatel na data v datovém segmentu | ||
| + | *ECX (Counter) čítač řetězových a smyčkových operací | ||
| + | *EDX (Data) rozšíření střádače, ukazatel na I/O zařízení | ||
| + | *ESI (Source Index) ukazatel na zdrojová data řetězových operací, index | ||
| + | *EDI (Destination Index) ukazatel na cílová data řetězových operací, index | ||
| + | *EBP (Base Pointer) ukazatel na data v zásobníkovém segmentu | ||
| + | *ESP (Stack Pointer) ukazatel zásobníku | ||
| + | |||
| + | **Registr EFLAGS** | ||
| + | |||
| + | Registr příznaků EFLAGS obsahuje příznaky stavové, řídící a systémové. | ||
| + | *DF Direction Flag nastavuje směr operací u řetězových instrukcí | ||
| + | *CF Carry Flag indikuje přenos/výpůjčku z/do nejvyššího bitu | ||
| + | *PF Parity Flag indikuje sudou paritu v nejméně významné slabice výsledku (nastavuje se při sudém počtu jedniček) | ||
| + | *AF Auxiliary Flag indikuje přenos/výpůjčku z/do bitu č. 3 | ||
| + | *ZF Zero Flag indikuje nulový výsledek (při nulovém výsledku se nastaví na jedničku, jinak se nuluje) | ||
| + | *SF Sign Flag indikuje záporný výsledek (při záporném výsledku se nastaví na jedničku, jinak se nuluje) | ||
| + | *OF Overflow Flag indikuje přetečení výsledku operací se znaménkovými čísly (při přetečení se nastaví na jedničku, jinak se nuluje) | ||
| + | |||
| + | **Registr EIP** | ||
| + | |||
| + | Registr EIP obsahuje 32 bitový ukazatel následující instrukce, tj. instrukce, která se bude jako další v pořadí provádět. V 16ti bitovém režimu obsahuje registr IP 16 ti bitový ukazatel následující instrukce. Obsah registru EIP, resp. IP mohou měnit pouze skokové instrukce. | ||
| + | |||
| + | |||
| + | Nejmenší adresovatelnou jednotkou hlavni paměti je byte - slabika. | ||
| + | |||
| + | **strojový kód/jazyk** - úplný soubor všech instrukcí daného procesoru, pro různé počítače rozdílný, | ||
| + | programovani ve strojovem kodu je prakticky nemozny | ||
| + | |||
| + | **hlavní pamět** - dva typy objektů – data a instrukce, procesor považuje za instrukci ten objekt, na | ||
| + | který ukazuje registr ukazatele instrukcí (IPR) | ||
| + | |||
| + | |||
| + | ====Instrukce==== | ||
| + | Instrukce jsou příkazy pro procesor, které bezprostředně řídí | ||
| + | jeho činnost. Každá instrukce obsahuje operační kód a může | ||
| + | obsahovat i adresy operandů, nebo přímo operandy. | ||
| + | Operační kód jednoznačně určuje operaci a jeho součástí | ||
| + | mohou být i adresy registrů, se kterými instrukce pracuje. | ||
| + | Přes rozdíly v instrukčních souborech různých procesorů lze | ||
| + | vysledovat několik základních typů instrukcí: | ||
| + | *instrukce přenosové | ||
| + | *instrukce aritmetické | ||
| + | *instrukce logické | ||
| + | *instrukce posuvů a rotací | ||
| + | *instrukce skokové | ||
| + | *instrukce řetězové | ||
| + | *instrukce řídící | ||
| + | |||
| + | [[https://www.fit.vutbr.cz/study/courses/IAS/private/10ias_4.pdf|link na slidy s instrukcemi]] | ||
| + | |||
| + | ====Činost počitače==== | ||
| + | 1. Do instrukčního registru se uloží obsah paměťového místa, které | ||
| + | je adresováno registrem ukazatele instrukcí. | ||
| + | |||
| + | 2. Nastaví se nový obsah registru ukazatele instrukcí (ukazuje na | ||
| + | následující instrukci). | ||
| + | |||
| + | 3. Obsah instrukčního registru je dekódován, t.j. určí se požadovaná | ||
| + | operace a adresy příslušných operandů. | ||
| + | |||
| + | 4. Provede se určená operace (u instrukcí skokových se nastaví nový | ||
| + | obsah registru ukazatele instrukcí). | ||
| + | |||
| + | 5. Pokud nebyla provedená instrukce pokynem k zastavení | ||
| + | procesoru, pokračuje se znovu od bodu 1. | ||
| + | |||
| + | ====Symbolický jazyk==== | ||
| + | nízkoúrovnový jazyk jazyk, implementace symbolických reprezentací číselných strojových kódů. Definovano vyrobcem HW, založené na zkratkach (direktivach) pro lepsi orientaci programátora. | ||
| + | Preklad do strojového jazyka provádí překladač (Assembler). V češtině se oba předchozí pojmy často nerozlišují a označují se stejným slovem „asembler“. | ||
| + | Aby překladač byl překlad schopen provést, musí mu být poskytnuty některé dodatečné informace, které se označují jako direktivy (pokyny pro překladač). | ||
| + | |||
| + | Pruchod překladače zdrojovým kódem 2x: | ||
| + | |||
| + | *Prvně syntaktická správnost, vytváří tabulku symbolů, přirazuje adresy | ||
| + | *Pokud je všem symbolům přirazená jedinečná adresa, proběhne preklad | ||
| + | |||
| + | |||
| + | ====FPU==== | ||
| + | *Slouží pro práci s desetinými čísly | ||
| + | *Používá speciální zásobník | ||
| + | |||
| + | Tyto typy instrukcí: | ||
| + | *přenosové instrukce | ||
| + | *aritmetické instrukce | ||
| + | *porovnávací instrukce | ||
| + | *transcendentní instrukce | ||
| + | *řídící instrukce | ||
| + | |||
| + | [[https://www.fit.vutbr.cz/study/courses/IAS/private/09ias_12.pdf|Link na slidy s instrukcemi]] | ||
| + | |||
| + | ====Přerušení==== | ||
| + | Procesory Pentium umožňují přerušit vykonávání programu v reakci na některou předem specifikovanou událost, vykonat tzv. obslužný program této události, a pak opět vrátit řízení přerušenému programu a pokračovat v jeho vykonávání. Události, které mohou přerušit vykonávání programu se dělí na | ||
| + | *Výjimky (Exceptions) - výjimkami jsou synchronní události generované procesorem při detekci jistých podmínek během zpracovávání instrukce (například pokus o dělení nulou). | ||
| + | *Přerušení (Interrupts) - přerušeními jsou asynchronní události generované obvykle vstupními a výstupními zařízeními (žádosti o obsluhu). | ||
| + | |||
| + | **Průběh** | ||
| + | *0. Vykonává se program. | ||
| + | *1. Je generována výjimka číslo i, nebo vnější zařízení požaduje přerušení číslo i. | ||
| + | *2. Dokončí se prováděná instrukce. | ||
| + | *3. Do zásobníku se uloží obsah registrů EFLAGS[15:0], CS a IP. | ||
| + | *4. Z tabulky přerušení se přečte adresa obslužného programu (Interrupt Service Routine, ISR) z lineární/fyzické adresy LA = FA = i ∗ 4. | ||
| + | *5. Adresa ISR se uloží do CS:IP. | ||
| + | *6. Provádí se ISR. | ||
| + | *7. Po ukončení ISR (instrukcí IRET) se vyjme ze zásobníku návratová adresa a uloží se do registrů IP a CS, a příznaky, které se uloží se do registru EFLAGS[15:0]. | ||
| + | *8. Pokračuje se ve vykonávání původního programu od místa, ve kterém bylo jeho vykonávání přerušeno. | ||
| + | |||
| + | Procesory Pentium rozeznávají čtyři druhy přerušení: | ||
| + | *výjimky (generované CPU) | ||
| + | *maskovatelné (INTR) vnější přerušení | ||
| + | *nemaskovatelné (NMI) vnější přerušení | ||
| + | *programové přerušení - libovolnou výjimku či přerušení lze vyvolat i instrukcemi INT n, kde n je číslo přerušení. | ||
| + | |||
| + | |||
| + | ====Výpočet fyzickej adresy==== | ||
| + | * **lineárna adresa** v procesore 8086 je 20-bitová, ale registry majú veľkosť len 16 bitov | ||
| + | * používa sa 16-bitová adresa **segmentu** (selektor) a 16 bitová adresa **offsetu** | ||
| + | * dvojica segment a offset sa označuje ako úplný ukazateľ | ||
| + | * výpočet: LA = (Segment * 16 + Offset) mod 2^20 | ||
| + | {{:temata:37-prog_jsi:01_fyzicka_adresa.jpg|}} | ||
| + | |||
| + | * väzba medzi segmentovými registrami a offsetom: | ||
| + | {{:temata:37-prog_jsi:02_vazba.jpg|}} | ||
| + | * CS - Code Segment | ||
| + | * DS - Data Segment | ||
| + | * ES - Extra Segment | ||
| + | * FS - Extra Segment | ||
| + | * SS - Stack Segment | ||
| + | * BX, BP - báza (základná adresa v segmente) | ||
| + | * SI, DI - index pri prenose skupín dát | ||
| + | * displacement D8, D16 - relatívne posunutie ukazovateľa | ||
| + | |||
| + | * v podstate: | ||
| + | * pre adresu nejakého registra (DS, ES), offset je BX, prípadne môže byť zadaný ešte nejaký posun | ||
| + | * pre adresu inštrukcie v základnom nastavení použijete adresu CS:IP | ||
| + | * pre adresu zásobníku použijete adresu SS:SP, prípadne SS:BP | ||
| + | * | ||
| + | |||
| + | * príklad: | ||
| + | * CS=45F4h, SS=AB00h, DS=5541h, ES=1111h | ||
| + | * IP=2211h, SP=1FEOh, BX=3344h, BP=2244h, SI=1AD5h | ||
| + | * | ||
| + | * adresa inštrukcie: CS:IP = 45F40h + 2211h = 48151h | ||
| + | * adresa zásobníku: SS:SP = AB000h + 1FE0h = ACFE0h | ||
| + | * adresy operandov: | ||
| + | * [BX] => DS:[BX] = 55410h + 3344h = 58754h | ||
| + | * ES:[BX] => ES:[BX] = 11110h + 3344h = 14454h | ||
| + | * [BP+4] => SS:[BP+4] = AB00h + 2244h + 4h = AD248h | ||
| + | * [BX+SI+1] => DS:[BX+SI+1] = 55410h + 3344h + 01AD5h + 1h = 5A22Ah | ||
