Bloques del programa de la asignatura lases Enfoque Temas 1 1 oncreto Símplez y Símplez+i4 (niveles de máquina convencional y micromáquina) 11 16 General Representación y procesamiento Instrucciones y direccionamiento Periféricos 17 25 oncreto Algorítmez (nivel de máquina convencional) 26 28 General Arquitectura y microarquitectura c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 1 Representación de tipos elementales Tipos de datos elementales: Direcciones o «punteros» (enteros sin signo): d bits para 2 d direcciones Números enteros (con signo): binario (o decimal, BD) n bits para un rango de 2 n 1 a 2 n 1 1 Tema 3 de ircuitos Electrónicos Digitales (formatos de coma fija) Números reales: formatos de coma flotante n bits que determinan el rango y la precisión aracteres: ASII, o ISO Latin 9 (8 bits) o Unicode (uno o varios bytes) c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 2
Tipos y «contenedores» UP 1 palabra = p bits (bus D) «Palabra» = p bits (p = 8, 16, 32, 64... bits) Dato a representar necesita n bits n 8 bytes, n p palabras (... 1 4, 1 2,1,2... palabras) En la UP, normalmente los registros tienen p bits En la, normalmente se puede acceder a palabras, medias palabras... y bytes c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 3 Accesos a la Direccionable por bytes dir. byte 1 2 3 palabra de dirección palabra de dirección 2 Palabras de 1, 2, 4, 8... bytes 1 KB = 2 1 B = 1.24 B 1 MB = 2 2 B = 1.24 KB GB, TB... (En rigor, hay que decir «KiB», «MiB», «GiB», «TiB»...) 16 17 dir. byte 1 2 3 palabra de dirección 16 (a) palabras con dirección siempre par palabra palabra 1 palabra 2 doble palabra Direcciones alineadas o no alineadas (ejemplo para palabras de dos bytes): 17 18 27 28 29 3 palabra 17 palabra 27 palabra 28 palabra 29 doble palabra 27 (b) palabras, y dobles palabras, con direcciones arbitrarias c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 4
Registros en la UP Aritméticos (antiguos «acumuladores») De direccionamiento (índice, base... ) De propósito general (normalmente, en ML) De estado (incluye Z, N, V, ) ontador de programa ML UAL UP Otros, en la microarquitectura (transparentes en el nivel de máquina convencional) RI P E instrucción en curso instrucción siguiente c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 5 Representación de enteros BD (poco usado): 15 11 1 111 11 decimal empaquetado 31 Formato de coma fija: 11 1 111 11 decimal desempaquetado n 1 N b m s Números negativos: Signo y, o complemento a 1, o complemento a 2 c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 6
Representación de reales: coma flotante N M m b s e bits m bits X = ±M b E (normalización entera), o bien: X = ±,M b E (normalización fraccionaria) Base implícita, b : generalmente, b = 2 Números negativos: signo y o complemento (normalmente, sólo de la mantisa) Exponente, E : tradicionalmente, en exceso de 2 e 1, es decir: E = 2 e 1 c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 7 Norma IEEE 754 31 3 23 22 N M (a) precisión sencilla 63 62 52 51 X = ±1,M b E N M (b) precisión doble Negativos: signo y M: normalización fraccionaria, omitiendo el bms (= 1) Base: b = 2 E en exceso de 2 e 1 1: E = 2 e 1 + 1 c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 8
Extremistas mayores y menores: ejemplo 1 Número en coma flotante de 32 bits: 31 byte 3 byte 2 byte 1 byte "little endian" byte byte 1 byte 2 byte 3 31 23 S M b m s "big endian" dir. i b m s dir. i S i+1 i+1 i+2 i+2 i+3 S i+3 b m s convenio "extremista menor" ("little endian") convenio "extremista mayor" ("big endian") c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 9 Extremistas mayores y menores: ejemplo 2 adena «$123» en 32 bits (ASII): dir. i i+1 i+2 i+3 "$" (H 24) "1" (H 31) "2" (H 32) "3" (H 33) byte 3 byte 2 byte 1 byte byte byte 1 byte 2 byte 3 "3" "2" "1" "$" "$" "1" "2" "3" convenio "extremista menor" ("little endian") convenio "extremista mayor" ("big endian") c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 1
Operaciones aritméticas y lógicas Aritméticas: suma, resta... sobre bytes, medias palabras, palabras, dobles palabras... mult, div, coma flotante... : si no implementadas en la UAL, se realizan mediante software Lógicas: NOT, AND, OR, XOR, NAND, NOR: bit a bit sobre operandos de un byte, de una palabra... Indicadores asociados a la UAL (y la UD): Z, N, V, c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 11 Operaciones de desplazamiento A LA DEREHA A LA IZQUIERDA SHR SHL (a) desplazamientos logicos ROR (b) desplazamientos circulares ROL ROR ROL (c) desplazamientos circulares con acarreo V N N SHRA SHLA (d) desplazamientos aritmeticos c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 12
Tipos de interrupciones Interrupciones externas (asíncronas): periféricos fallo de alimentación reloj... Interrupciones internas («traps») (síncronas): desbordamiento O ilegal programada... c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 13 Interrupciones: rutinas de servicio Para cada posible causa, una RS cargada en la Ejemplos de RS: Teclado: omprueba si zona llena, si <ret>... Lee carácter y lo lleva a la zona Incrementa (o decrementa) índice Disco (ADM): omprueba si ha habido errores (en un registro del controlador del disco) Reloj: Actualiza contadores c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 14
Interrupciones: cambios de contexto Salvar el contexto: Guardar en la los registros de la UP (incluido el contador de programa, que contiene la dirección de la siguiente instrucción) antes de empezar el tratamiento de la interrupción Recuperar el contexto: Restaurar los registros antes de volver al programa interrumpido, y volver (restaurando el contador de programa) Pueden realizarse mediante hardware, mediante software, o (lo más frecuente) mediante una combinación de hardware y software c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 15 Interrupciones: vectores de interrupción Disposición común: vector vector 1 RS1 RS c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 16
Interrupciones externas: consulta Si una sola línea de interrupción, onsulta por software: lectura de los puertos de estado de los periféricos onsulta por hardware: el periférico (o un controlador de interrupciones) pone en el bus A la dirección del vector (o el propio vector) Si varias líneas de interrupción, Si una línea sólo tiene un periférico, consulta innecesaria Si por una línea piden interrupción varios periféricos, consulta por hardware o por software c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 17 Interrupciones: anidamiento Una causa de interrupción puede interrumpir a una RS Prioridades: sólo puede interrumpir si tiene mayor prioridad Ejemplo: nivel 4 nivel 3 nivel 2 nivel 1 programa INT1 t INT4 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t INT2 INT3 Se puede implementar con software o con hardware c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 18
Procesamiento simbólico: traducción traductor traductor programa fuente traductor traductor cargador "codigo objeto" 1. Se carga el traductor en la 2. Se ejecuta el traductor "codigo objeto" cargador traductor "codigo objeto" "codigo objeto" datos resultados 3. Se carga el programa binario en la 4. Se ejecuta el programa c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 19 Traducción, montaje, carga, reubicación código objeto fuente (XXX.SIM) Traductor (ensamblador o compilador) objeto: (XXX.OBS) tabla de símbolos externos tabla de símbolos de acceso diccionario de reubicación s objeto (XXX.OBS, YYY.OBS...) Montador de carga: (XXX.LNS) código objeto diccionario de reubicación de carga (XXX.LNS) constante de reubicación argador reubicador código ejecutable c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 2
Tiempos de traducción, de carga y de ejecución fuente compilación o ensamblaje otros s objeto objeto montaje s de biblioteca ("librerias") de carga carga s de biblioteca (carga dinámica) código ejecutable ejecución en la UP tiempo de traducción tiempo de carga tiempo de ejecución c 29 DIT-ETSIT-UPM Representación y procesamiento transp. 21