Il linguaggio assembly

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1 Il linguaggio assembly Strutture di controllo P.H. cap Argomenti Organizzazione della memoria Istruzioni di trasferimento dei dati Array Le strutture di controllo Istruzioni di salto if then do... while while for switch Pseudoistruzioni 2 1

2 Le strutture di controllo Queste istruzioni alterano l'ordine di esecuzione delle istruzioni: La prossima istruzione da eseguire non è l'istruzione successiva all'istruzione corrente Permettono di eseguire cicli e condizioni In assembly le strutture di controllo sono molto semplici e primitive 3 Istruzioni di salto condizionato Istruzioni di salto: viene caricato un nuovo indirizzo nel contatore di programma (PC) ( invece dell'indirizzo dell istruzione seguente) Istruzioni di salto condizionato (conditional branch): il salto viene eseguito solo se una certa condizione risulta soddisfatta Esempi: beq (branch on equal) e bne (branch on not equal) beq r1, r2, L1 # go to L1 if (r1 == r2) bne r1, r2, L1 # go to L1 if (r1!= r2) 4 2

3 Istruzioni di salto incondizionato Istruzioni di salto incondizionato ( unconditional jump): il salto viene sempre eseguito. Esempi: j (jump) e jr (jump register) e jal (jump and link) j L1 # go to L1 jr $ra # go to add. contained in $ra jal L1 # go to L1. Save add. of next # instruction in reg. $ra 5 Esempio: do while (1) Codice C o Java: do { g = g + A[i]; i = i + j; } while (i!= h) Riformulata con "goto" Loop: g = g + A[i]; i = i + j; if (i!= h) goto Loop; 6 3

4 Esempio: do while (2) Codice MIPS: g in in $s1 $s1 h in in $s2 $s2 addr.a in in $s6 $s6 i i in in $s3 $s3 j j in in $s4 $s4 Loop: sll $t1, $s3, 2 # $t1 <- 4 * i add $t1, $t1, $s6 # $t1 <- addr. of A[i] lw $t0, 0($t1) # $t0 <- A[i] add $s1, $s1, $t0 # g <- g + A[i] add $s3, $s3, $s4 # i <- i + j bne $s3, $s2, Loop # go to Loop if i h 7 if... then Codice C o Java: if (i == j) f=g+h; if if (condition) clausola-1 f in in $s0 $s0 g in in $s1 $s1 if if (( NOTcondition )) goto goto Lendif; h in in $s2 $s2 clausola-1; i i in in $s3 $s3 Lendif: j j in in $s4 $s4 Codice MIPS: bne $s3, $s4, Lendif # go to Lendif if i j add $s0, $s1, $s2 # f=g+h (saltata if i j) Lendif: 8 4

5 if... then... else (1 a versione) Codice C o Java: if (i==j) f=g+h; else f=g-h; Codice MIPS: if if (condition) clausola-1 else else clausola-2 if if (NOTcondition) goto goto Lelse; clausola-1; go go to tolendif; Lelse: clausola-2; Lendif: bne $s3, $s4, Else # if i j go to Else add $s0, $s1, $s2 # f=g+h (skipped if i j) j Endif # go to Endif Else: sub $s0, $s1, $s2 # f=g-h (skipped if i = j) Endif: 9 if... then... else (2 a versione) Codice C o Java: if (i==j) f=g+h; else f=g-h; Codice MIPS: beq $s3,$s4,true sub $s0,$s1,$s2 j Endif True: add $s0,$s1,$s2 Endif: if if (condition) clausola-1 else else clausola-2 if if (condition) goto goto Ltrue; clausola-2; go go to tolendif; Ltrue: clausola-1; Lendif: # branch i==j # f=g-h(false) # go to Endif # f=g+h (true) 10 5

6 while Codice C: i while (A[i] == k) i in in $s3 $s3 j i = i + j; j in in $s4 $s4 k in in $s5 $s5 addr.a in in $s6 Codice MIPS: $s6 Loop: sll $t1, $s3, 2 # $t1 4 * i add $t1, $t1, $s6 # $t1 addr. of A[i] lw $t0, 0($t1) # $t0 A[i] bne $t0, $s5, Exit # go to Exit if A[i] k Exit: add $s3, $s3, $s4 j Loop # i i + j # go to Loop 11 Registro $zero Spesso la verifica di uguaglianza richiede il confronto con il valore 0, per rendere più veloce il confronto, in MIPS il registro $zero contiene sempre il valore 0 Altro tipo d uso di $zero: g = h; // (in C) g in in $s1 $s1 h in in $s2 $s2 add $s1, $s2, $zero # $s1 $s2 pseudoistruzione move $s1, $s2 # $s1 $s2 12 6

7 Confronto su minore/maggiore Spesso è utile condizionare l'esecuzione di una istruzione al fatto che una variabile sia minore (maggiore) di una altra: slt $t0, $s3, $s4 # set on less than se $s3 < $s4 assegna a $t0 il valore 1 (vero) altrimenti assegna a $t0 il valore 0 (falso) Con slt, beq e bne si possono implementare tutti i test sui valori di due variabili (==,!=, <, <=, >, >=) 13 Esempio (if) if (i < j) k = i + j; else k = i - j; i i in in $s3 $s3 j j in in $s4 $s4 k in in $s5 $s5 slt $t0, $s3, $s4 # $t0=1 se(i<j) beq $t0, $zero, Else # goto se NOT(i<j) add $s5, $s3, $s4 # k = i + j; (i<j) j Exit Else: sub $s5, $s3, $s4 # k = i - j; (i>=j) Exit: 14 7

8 for (1) Codice C: for for (i=0; i<n; i++) { //CORPO DEL DEL CICLO } Riformulata con "goto" i = 0; for: if (i >= n) goto endfor; //CORPO DEL CICLO i++; goto for; endfor: 15 for (2) i = 0; for: if (i >= n) goto endfor; //CORPO DEL CICLO i++; i goto for; i in in $s0 $s0 n endfor: in in $s1 $s1 move $s0, $zero # i=0 for: slt $t0, $s0, $s1 # $t0=0 se i >= n beq $t0, $zero, endfor # esce se i >= n # CORPO DEL CICLO addi $s0, $s0, 1 # i++ j for endfor: # istruz. succ. 16 8

9 switch Può essere implementata mediante una serie di if-then-else Alternativa: uso di una jump address table cioè di una tabella che contiene una serie di indirizzi di istruzioni alternative switch(k) { case 0: f = i + j; break; case 1: f = g + h; break case 2: f = g - h; break; case 3: f = i - j; break; } 17 Switch (if.. elseif ) if(k==0) f=i+j; else if(k==1) f=g+h; else if(k==2) f=g h; bne $s5,$0,l1 # branch k!=0 else if(k==3) f=i j; add $s0,$s3,$s4 # k==0 so f=i+j j Exit # end of case so Exit f in in $s0 $s0 L1: addi $t0,$s5,-1 # $t0=k-1 g in in $s1 $s1 bne $t0,$0,l2 # branch k!=1 h in in $s2 $s2 add $s0,$s1,$s2 # k==1 so f=g+h i i in in $s3 $s3 j Exit # end of case so Exit j j in in $s4 $s4 L2: addi $t0,$s5,-2 # $t0=k-2 k in in $s5 $s5 bne $t0,$0,l3 # branch k!=2 sub $s0,$s1,$s2 # k==2 so f=g-h j Exit # end of case so Exit L3: addi $t0,$s5,-3 # $t0=k-3 bne $t0,$0,exit # branch k!=3 sub $s0,$s3,$s4 # k==3 so f=i-j Exit: 18 9

10 Argomenti Le strutture di controllo Istruzioni di salto if then do... while while switch Pseudoistruzioni 19 Pseudoistruzioni Per semplificare la programmazione, MIPS fornisce un insieme di pseudoistruzioni Le pseudoistruzioni sono un modo compatto ed intuitivo di specificare un insieme di istruzioni Hanno un corrispondenza 1 a n con le istruzioni dell'isa La traduzione della pseudoistruzione nelle istruzioni equivalenti è attuata automaticamente dall'assemblatore 20 10

11 Esempio pseudo istruzioni move $t0, $t1 add $t0, $zero, $t1 mul $s0, $t1, $t2 mult $t1, $t2 mflo $s0 div $s0, $t1, $t2 div $t1, $t2 mflo $s0 21 load immediate per inizializzare un registro con una costante (piccola) li $s0, 16 li $t2, 0 # azzera il contenuto di $t

12 Pseudo istruzione load address la $t0, jtab la $s3, vet la $t4, vet($s5) se $s5 = 12 = 3*4 $t4 = addr. vet[3] $S3 + 0 $S3 + 4 $S3 + 8 $S vet[0] vet[1] vet[2] vet[3] Attenzione!!! lw $t4, vet($s5) $t4 = contenuto di vet[3] 23 Load address vs load word Quando utilizzare load address? Quando vogliamo caricare in un registro l'indirizzo di una particolare zona di memoria Questo registro può essere utilizzato in seguito come indice per leggere il contenuto di byte consecutivi in memoria Esempio: move $s2, $zero # azzera somma ($s2) la $t0, vet # Carica l'indirizzo di vet loop: lw $t1, ($t0) # Carica in $t1 il contenuto della # parola indirizzata da $t0 add $s2, $s2, $t1 # Fai la sommatoria addi $t0, $t0, 4 # Incrementa $t0 di 4 byte bne $t1, $zero, loop #Continua finché non trova

13 Branch vari (pseudoistruzioni) bge rs, rt, target Branch to instruction at target if rs >= rt bgt rs, rt, target Branch to instruction at target if rs > rt ble rs, rt, target Branch to instruction at target if rs <= rt blt rs, rt, target Branch to instruction at target if rs < rt es. blt $s1, $s2, label equiv. slt $at, $s1, $s2 bne $at, $zero, label es. ble $s1, $s2, label equiv. slt $at, $s2, $s1 #$at = 1 se $s2<$s1 beq $at, $zero, label #branch se $s1<=$s2 25 Branch vari beq rs, rt, target Branch to instruction at target if rs = rt bne rs, rt, target Branch to instruction at target if rs!= rt bgez rs, target Branch to instruction at target if rs >= 0 bgtz rs, target Branch to instruction at target if rs > 0 blez rs, target Branch to instruction at target if rs <= 0 bltz rs, target Branch to instruction at target if rs < 0 beqz rs, target Branch to instruction at target if rs = 0 bnez rs, target Branch to instruction at target if rs!=

14 Branch vari bge rs, rt, target Branch to instruction at target if rs >= rt bgeu rs, rt, target Branch to instruction at target if rs >= rt (unsigned) bgt rs, rt, target Branch to instruction at target if rs > rt bgtu rs, rt, target Branch to instruction at target if rs > rt (unsigned) ble rs, rt, target Branch to instruction at target if rs <= rt bleu rs, rt, target Branch to instruction at target if rs <= rt (unsigned) blt rs, rt, target Branch to instruction at target if rs < rt bltu rs, rt, target Branch to instruction at target if rs < rt (unsigned) 27 for (versione 2, con bge) Codice C o Java: for for (i=0; i<n; i++) { i //CORPO DEL DEL CICLO i in in $s0 $s0 n } in in $s1 $s1 Codice MIPS move $s0, $zero # i=0 for: bge $s0, $s1, endfor # esce se i >= n # CORPO DEL CICLO addi $s0, $s0, 1 # i++ j for endfor: # istruz. succ