Programación avanzada en Ensamblador. Tareas que realiza el programa ensamblador

Transcripción

1 Programación avanzada en Ensamblador Cesáreo Fernández Martínez Álvaro Sánchez Miralles Tareas que realiza el programa ensamblador Traduce el fuente.a66 a código máquina.obj mov Rx, Ry mov reg, #dato Código de instrucción Código de instrucción F0 x y Número de GPR E6 reg dato Número de SFR Número de 16 bits Resuelve los valores de las etiquetas Lleva un contador direcciones en memoria de las instrucciones. La etiqueta toma el valor de la dirección de memoria de la instrucción asociada Escribir programa en el editor Fichero *.a66 Ensamblador Código máquina Fichero *.obj Enlazar Librerías.obj Código máquina Fichero *. Ejecutar Título Presentación - 2 1

2 Ejemplo de ensamblador Las etiquetas facilitan la programación en ASS Etiquetas (op) R0,#0 0xfa00,R0 R0,#1 ; r0 (i) R1,#1 ; auxiliar bucle: CMP R0,#5 ; if i>n JMPR cc_sgt,fin ; then goto fin ADD 0xfa00,R1 ; j += 1 ADD R0,#1 ; i += 1 JMPS bucle ; = jmpr cc_uc, fin: Instrucción Operandos Comentarios (opcional) Título Presentación - 3 Números con y sin signo Un número negativo es el que sumado a el mismo positivo da como resultado 0. Cómo hacerlo? Ejemplo en 16 bits: 0xFFFF + 0x0001 = 0x0000 (ya que el resultado no cabe en 16 bits) Número + 0x0001 (1) 0x0002 (2) 0x0003 (3) Número - 0xFFFF (-1) 0xFFFE (-2) 0xFFFD (-3) Ejemplo en 8 bits: 0xFF + 0x01 = 0x00 (ya que el resultado no cabe en 8 bits) Título Presentación - 4 2

3 Números con y sin signo Aritmética en Coma fija complemento a 2 Números positivos: bit más significativo (bit 15) a 0. Números negativos: bit más significativo (bit 15) a 1. número _ negativo = 2 0xFFFE = 2 número_ de _ bits 16 0x0002 número _ positivo Overflow (Flag V del registro PSW) Cuando operando dos números positivos se obtiene un número negativo 0x7FFF + 0x0001 = 0x8000 ( Overflow ; V = 1) 0x7FFE + 0x0001 = 0x7FFF (V = 0) Carry (Flag C del registro PSW) Cuando operando dos números no cabe el resultado en 16 bits 0x x8000 = 0x0000 ( Carry ; C = 1) 0x x7FFF = 0xFFFF (C = 0) Título Presentación - 5 Números con y sin signo Cómo se calcula un número negativo? En decimal se aplica la formula cual es el negativo de 2 en 8 bits? número _ negativo = 2 número_ de _ bits número _ positivo 254 = En binario o hexadecimal ( B) Se hace el complemento a 1 del número ( B) Se le suma uno ( B) El número negativo de 2 en 8 bits es el 254 ó 0xFE ó B. Como el micro sólo entiende de 0's y 1's cuando hay un número en la memoria (por ejemplo ) Qué significa? Si se interpreta con signo es el número negativo de 2 ó -2 Si se interpreta sin signo es el número 254 Depende del programador y de las instrucciones que use el que le da una interpretación u otra. Título Presentación - 6 3

4 Instrucción. Directo a registro r0,r1 ; R0 <- R1 Inmediato r0,#3 ; R0 <- 3 (no olvidar #!) directo a memoria r0,0fa00h ; R0 <- Mem[fa00 H] Indirecto ( normal, post-incremento, pre-decremento) r0,[r1] ; R0 <- Mem[R1] (R1 Puntero) r0,[r1+] ; R0 <- Mem[R1], R1 <- R1 + 2 r0,[-r1] ; R1 <- R1-2, R0 <- Mem[R1] r0,[r1+#4] ; R0 <- Mem[R1+#4] A nivel de byte B rl0,#3 ; R0 <- 3 B rh0,[r1+] ; R0 <- Mem[R1], R1 <- R1 + 1 Título Presentación - 7 Mov con extensión de signo. Extensión de signo BZ Carga el byte en parte baja, extiende (a los 16 bits) con ceros BZ R0,#0xFF ; r0 <- 0x00FF BZ R0,#-1 ; r0 <- 255 no respeta el signo BS Carga el byte en parte baja, extiende (a los 16 bits) con bit de signo BS R0,#0xFF ; r0 <- 0xFFFF BS R0,#-1 ; r0 <- -1 respeta el signo 8 bits con signo 8 bits sin signo 16 sin extender signo 16 bits extendiendo signo 0xFF 0x (0x00FF) 128 (0x0080) -1 (0xFFFF) -128 (0xFF80) Título Presentación - 8 4

5 Programando con etiquetas (para datos) La pseudoinstrucción EQU permite dar nombres a los distintos datos de programa Variables (posiciones de memoria, ej 0fa00h) var1 equ 0fa00h var2 equ 0fa01h Constantes B B B B RL0,var1 RL1,var2 var2,rl0 var1,rl1 Cómo se sabe si el 1 es una constante o una variable? el_uno equ 1 B RL0,#el_uno Título Presentación - 9 Little/Big Endian En la operación (16 bits) mov r0,0fa00h ; R0 <- Mem[fa00 H] Little-Endian: el byte (8 bits) almacenado en la posición 0fa00H Va a la PARTE BAJA del REGISTRO (a RL0) El byte almacenado en 0xfa01 va a la PARTE ALTA (RH0) El C167 es un Little-Endian En los procesadores MOTOROLA Al revés En ambos casos NO se permite extraer un word (16 bits) de una dirección impar de memoria. Título Presentación

6 Instrucciones aritméticas Instrucción ADD Suma a nivel de word (16b) Ej: ADD Rx, op ; Rx <- Rx + op ADD ADD R0,#0x0001 0xFA00,R0 R0,#0x0009 0xFA00,R0 Instrucción ADDB Suma a nivel de byte ADDB R0,#0x0001 Rh0,#0x01 Título Presentación - 11 Instrucciones aritméticas Instrucción SUB Resta a nivel de word (16b) Ej: SUB Rx, op ; Rx <- Rx - op SUB ADD R0,#0x01FF 0xFA00,R0 R0,#0x0009 0xFA00,R0 Instrucción SUBB Resta a nivel de byte SUBB R0,#0x01FF Rh0,#0x01 Título Presentación

7 Instrucciones aritméticas Instrucción NEG Complemento a dos de un número Un cambio de signo NEG Rx ; Rx <- 0 - Rx R0,#0x01FF NEG R0 Instrucción NEGB Cambio de signo a nivel de byte NEGB R0,#0x01FF Rl0 Título Presentación - 13 Instrucciones aritméticas Instrucción MUL Multiplica dos números con signo Resultado en 32 bits en el registro MD MDL: Parte baja de MD (16 bits). MDH: Parte alta de MD (16 bits). MUL Rx, Ry ; [MDH, MDL] <- Rx * Ry Instrucción MULU Multiplica dos números sin signo MUL MULU R0,#0xFFFF R1,#0xFFFF R0,R1 R2,MDL R3,MDH R0,R1 Qué vale MDL, MDH, R2 y R3? Título Presentación

8 Instrucciones aritméticas Instrucción DIV Divide dos números (MDL y un GPR) con signo Resultado en dos registros de 16 bits MDL: Almacena el cociente de la división (16 bits). MDH: Almacena el resto de la división (16 bits). DIV Rx ; MDL <- MDL / Rx MDH <- MDL mod Rx Instrucción DIVU Divide dos números sin signo DIV DIVU R3,#0xFFFF MDL,R3 R0,#0x0001 R0 R1,MDL R2,MDH R3,#0xFFFF MDL,R3 R0 Qué vale MDL, MDH, R1 y R2? Título Presentación - 15 Instrucciones lógicas Instrucción AND Realiza un AND bit a bit de dos números Ej: AND Rx, op ; Rx <- Rx and op AND R0,#0x0001 R0,#0x0009 Sirve como máscara: una especie de filtro para seleccionar únicamente ciertos bits de un registro AND R0,#0xFFFD Se quiere poner el bit 1 del registro R0 a 0. O lo que es lo mismo, se seleccionan el resto de bits del registro R0 Título Presentación

9 Instrucciones lógicas Instrucción OR Realiza un OR bit a bit de dos números Ej: OR Rx, op ; Rx <- Rx or op OR R0,#0x0001 R0,#0x0009 Sirve como máscara: una especie de filtro para seleccionar únicamente ciertos bits de un registro Se quiere poner el bit 1 del registro R0 igual que el bit 1 del registro R1. OR R0,#0x0002 Se quiere poner el bit 1 del registro R0 a 1. O lo que es lo mismo, se seleccionan el resto de bits del registro R0 AND R0,#0xFFFD ; se pone a 0 el bit 1 de R0 R2,R1 ; para no modificar R1 AND R2,#0x0002 ; se selecciona el bit 1 de R2 OR R0,R2 ; R0.1 = R2.1 = R1.1 Título Presentación - 17 Instrucciones lógicas Instrucción XOR Realiza un XOR bit a bit de dos números Ej: XOR Rx, op ; Rx <- Rx xor op Si se usa con 0xFFFF se cambian todos los bits de un registro XOR R0,#0x0101 R0,#0xFFFF ; R0 <- 0xFEFE Instrucción CPL Realiza el complemento a 1 de un número CPL Rx ; Rx <- complemento a 1 de Rx R0,#0x0101 CPL R0 ; R0 <- 0xFEFE Título Presentación

10 Desplazamientos SHL (SHift Left) o SHR (SHift Right) SHL Rx, #num Desplaza num veces a la izquierda los bits de Rx SHL Rx, Ry Desplaza a la izquierda Rx, el número de posiciones indicadas en Ry Introduce ceros por la derecha 0 SHL Rx 16 bits R0,#0x0001 R0,#9 Se quiere poner el bit 1 del registro R0 igual que el bit 0 del registro R1. AND R0,#0xFFFD ; se pone a 0 el bit 1 de R0 R2,R1 ; para no modificar R1 AND R2,#0x0001 ; se selecciona el bit 0 de R2 SHL R2,#1 ; el bit 0 pasa a ser el bit 1 OR R0,R2 ; R0.1 = R2.1 = R1.1 C Título Presentación - 19 Rotaciones ROL (ROtate Left) o ROR (ROtate Right) ROL Rx, #num Desplaza num veces a la izquierda los bits de Rx Rota los bits usando el bit de carry C ROL Rx, Ry Desplaza a la izquierda Rx, el número de posiciones indicadas en Ry Rota los bits usando el bit de carry C Rx 16 bits C ROL R0,#0x8001 R0,#9 Título Presentación

11 Control de flujo de programa. Saltos. Comparación Ej: CMP Rx, Ry ; Actualiza PSW como una resta Rx - Ry Saltos JMPR va precedido de CMP (compara), de forma que después de comparar se realiza el salto según una condición. next: JMPR: Jmpr Jmpr Jmpr Jmpr Jmpr Jmpr... CMP R0,R1 JMPR cc_ugt,next ;si R0 > R1... cc_eq, dir (equal, salta si igual) cc_uc, dir (unconditional, salta siempre) cc_ne, dir (not equal, salta si no igual) cc_ugt, dir (unsigned greater than) cc_sgt, dir (signed greater than) cc_ule, dir (unsigned less or equal) Título Presentación - 21 Saltos a nivel de bit Salto si el bit está a 1 JB bit, dir Salto si el bit está a 0 JNB bit, dir Consideraciones Sólo en zonas bit a bit No necesitan CMP antes SFR s SFRs acceso bit a bit SFRs Acceso bit a bit GPRs FFFF FF00 FE00 FD00 RAM FC00 STACK F600 next: JB C,next ;si C = 1 salta next... Título Presentación

12 move a nivel de bit Poner un bit a 1 BSET bit ; bit = 1 ;activa bit 1 del P2 Poner un bit a 0 BSET P2.1 ; BCLR bit ; bit = 0 BCLR C ; Carry = 0 Mover un bit B V,C ; V=C B bit1, bit2 ; bit1 = bit2 Lógicas (a nivel de bit) BAND bit1, bit2 ; bit1 <- bit1 and bit2 BOR bit1, bit2 ; bit1 <- bit1 or bit2 BXOR bit1, bit2 ; bit1 <- bit1 xor bit2 Consideraciones Sólo en zonas bit a bit Título Presentación - 23 C y Ensamblador if ( ) Alto nivel if (a == b)...; else...; Ensamblador else: endif: R0,a CMP R0,b JMPR cc_ne,else ; condición if.. JMPR cc_uc,endif ; condición else.. Título Presentación

13 Bucles for ( ) Alto nivel for (i=start; i <= STOP; i++){ a = STOP - i; Ensamblador R0,#START ; r0 (i) R1,#STOP SUB R1,R0 ; r1 (STOP-START) JMPR cc_uc,test for: a,r1 SUB R1,#1 ADD R0,#1 ; i += 1 test: CMP R0,#STOP JMPR cc_slt,for ; i <= STOP next: Título Presentación - 25 Otro ejemplo while ( ) Alto nivel Ensamblador i = 0; while (i<10) { a[i] = i; i += 1; } R0,#0 ; R0 es i R1,#1 ; es el incremento de i R2,#0xfa00 ;R2 almacena la dirección de memoria de a otro: CMP R0,#10 JMPR cc_sge,next [R2],R0 ADD R0,R1 ADD R2,#2 JMPR cc_uc,otro next: Título Presentación

14 Directivas. Pseudoinstrucciones Las directivas a usar en el while anterior : Sección de datos D100 en dirección 0x200 $nonsegmented maxdata equ 0x10 ; constante D100 section data at 200H j dsw 10 ; array de datos D100 ends Procedimiento ej1 Sección de código ej en dirección 0x300 ej section code at 300H ej1 proc NEAR R0,#0 R1,#1 R2,#j otro: CMP R0,#maxdata JMPR cc_sge,next [R2],R0 ADD R0,R1 ADD R2,#2 JMPR cc_uc,otro next: NOP ej1 endp ej ends end Final de programa Título Presentación - 27 Directivas. Pseudoinstrucciones El ensamblador de Keil (Siemens) no tiene ORG! Section: Comienzo de una sección De código (programa) ó datos, a partir de una POS de memoria Ends: Cierra la sección Proc : Comienzo de un procedimiento (subrutina/función) Endp: Cierra el procedimiento dsw: Reserva espacio para un word (dsb: para un byte) equ: Fuera de las secciones Define una constante/variable (para esto último se prefiere dsw) Título Presentación

15 Subrutinas (funciones) f(x), ejemplo pow2(x) Alto nivel pot = pow2(n); Ensamblador R1,#n ; main call pow2 ; llamada (pow2).. Pow2: R0,#1 ; 2^n SHL R0,R1 RET ; Vuelta a main Título Presentación - 29 Subrutinas: stack Cómo se encuentra la dirección de vuelta de una subrutina? Está almacenada en el STACK CALL <- - 2 ; (Stack Pointer) FC00 FBFE () <- IP ; almacena la dir de vuelta en el stack FC00 FBFE IP IP <- pow2 ; IP apunta a la dirección de pow2 (primera instrucción) RET IP <- () FC00 FBFE IP <- + 2 ;Todo queda como estaba antes de llamar a pow2 FC00 FBFE Título Presentación

16 Push y Pop PUSH R0 <- - 2 FC00 FBFE () <- R0 ; guarda R0 en el stack FC00 FBFE R0 POP R0 R0 <- () FC00 FBFE R0 <- + 2 ; recupera R0 (vacía stack) FC00 FBFE Push y Pop sirven para poder reutilizar los GPR s en las funciones llamadas (dentro de la función se comportan como las variables locales de C) Título Presentación