1/1/ /e/e eindhoven university of technology 5JJ20:Computerarchitectuur 2M200:Inleiding Computersystemen Sessie 2(2): Instructieformaten adressering assembleertalen (zelfstudie !)

1/1/ /e/e eindhoven university of technology Instructieformaten: opcode + adres(sen) Adressen bepalen waar gegevens staan/komen De operatie-code geeft aan welke instructie het is –Eigenlijke bewerking + aantal en codering adressen Aantal adressen belangrijk criterium –0: gegevens op vaste plaats(“implied”, “stack”) –1: één vast register nodigACCU  ACCU + “a” –2: veel flexibeler“a”  “a” + “b” –3: superflexibel“a”  “b” + “c” –Meer adressen:complexere instructies en hardware !

1/1/ /e/e eindhoven university of technology Instructielengte: afwegingen... Vaste lengte: makkelijk ophalen en decoderen (?) –Aanpassen aan langste: verspilling geheugenruimte –Korter: woekeren met bits, eenvoudige instructies Variabele lengte: efficienter –Instructie en adressen nemen plaats in die nodig is –Veel complexer ophalen en decoderen

1/1/ /e/e eindhoven university of technology Expanderende opcodes Vast aantal bits variabel gebruiken, bijvoorbeeld –Opcode = 0..13: alle drie adressen bruikbaar –Opcode = 14: adres 1 wordt ‘opcode’ + 2 adressen (2,3) –Opcode = 15: adres 1+2 worden ‘opcode’ + 1 adres (3) Vele verdelingen mogelijk, soms zeer complex ! –Optimale verdeling: Huffman algoritme (niet bij stof) OpcodeAdres 1Adres 2Adres 3

1/1/ /e/e eindhoven university of technology Instructieformaten practicumprocessor Variabele lengte: 1, 2 of 3 bytes Opcode altijd in eerste byte –Kiezen tussen R0..R7 gebruikt 3 bits in eerste byte –Kiezen tussen R0 / R1 gebruikt 1 bit in eerste byte –Bij twee instructies 3 bits in eerste byte voor adres –Ongeveer 112 verschillende instructies Meeste instructies 0, 1 of 2 adressen –2 instructies klassificeerbaar als 3-adres instructies

1/1/ /e/e eindhoven university of technology Adresseringsmodi (Resultaat) waarden: “Operanden” Opgesplitst in “sources” en “destinations”: “bronnen” en “bestemmingen” Direct adres in geheugen specificeren is duur –Veel bits nodig (daarom niet altijd 3 adres machine !) –Bovendien weinig flexibel… Ingewikkelde adresmodi voor hogere talen –Veel modi mogelijk, maar geeft complexe processor

1/1/ /e/e eindhoven university of technology Assembleertalen Hoofdstuk 7 (t/m 7.1.4) van boek: zelfstudie ! Assembleertaal: Taal om met symbolische namen de instructies en adressen van een processor te beschrijven. –Laagste niveau bruikbare programmeertaal –Per tekstregel één instructie “Assembler” vertaalt assembleertaal in bitcodes –“Pseudo-instructies” besturen assembler zelf –Practicumprocessor: ASM504 assembler

1/1/ /e/e eindhoven university of technology De ASM504 assembler Zo simpel mogelijk (maar wel snel...) –Geen “macro’s”, geen “linker” Wijze van opschrijven: Intel Pentium vorm –Siemens SAB-C504 afgeleid van Intel 8051 processor –Destination volgt direct na opcode naam ; commentaar volgt na een puntkomma Lus: ; dit is een ‘label’ ADD A,Temp ; tel waarde in Temp op bij A ORG 00FFh ; ‘ORiGin’ forceert adres van: Temp: DS 1 ; ‘Define Storage’, 1 byte

1/1/ /e/e eindhoven university of technology “Immediate” adressering Nederlandse term “onmiddelijk” (bah !) GEEN ECHT ADRES: waarde in instructie zelf –Waarde moet dus een constante zijn ! –Aantal bits varieert afhankelijk van destination Aangeven in assembleertaal met getal of berekening die constante waarde geeft –Bij practicumprocessor een # ervoor zetten: ADD A,#41; tel constante 41 bij A register op

1/1/ /e/e eindhoven university of technology Directe adressering Volledig adres van operand staat in instructie –Adres is dus constant ! –Waarde van operand is variabel, de plaats is vast –Hogere programmeertalen: “globale variabelen” Assembleertaal notatievorm varieert nogal… –Bij practicumprocessor: getal of berekening die constant getal geeft zonder een # ervoor: ADD A,41; tel waarde in adres 41 op bij A ; adressen : intern geheugen ; adressen : SFR’s

1/1/ /e/e eindhoven university of technology Register adressering Operand in register met symbolische naam –Registers binnen CPU: snel, daarom veel gebruikt –“load/store”: berekeningen alleen tussen registers Beschikbare registers gegeven in ISA –Beperkingen in gebruik van registers ! –Bij practicumprocessor belangrijk: A en R0.. R7 MOV R1,A; “MOVe” copieer waarde in A naar R1 MOV R2,R3 ; dit is NIET toegestaan !

1/1/ /e/e eindhoven university of technology Registerindirecte adressering Operand in geheugen, adres hiervan in register –Lekker flexibel: adres niet vast, kan berekend worden –Weinig bits om adres in geheugen te specificeren ! –Soms enige mogelijkheid om geheugen te adresseren Assembleertaal notatievormen verschillen… –Meestal geheugenadressering met haken: (R1) –Bij practicumprocessor (‘at’): ADD tel waarde in intern geheugen (op ; adres in R1) op bij A register

1/1/ /e/e eindhoven university of technology Geïndexeerde adressering Operand in geheugen op adres aangewezen met de som van de waarde in een register en een constante (“offset”) waarde Aantal bits in offset varieert met bedoeling –Weinig bits: register is hoofdbepaler van adres “struct” in C, “record” in Pascal –Veel bits: register varieert (“indexeerd”) het adres “array” in zowel C als Pascal

1/1/ /e/e eindhoven university of technology Basisgeïndexeerde adressering Operand in geheugen op adres aangewezen met de som van TWEE registers en (eventueel) een constante offset waarde –Het eerste register bevat (variabel) “basis” adres –Het tweede register varieert (“indexeerd”) dit adres –De offset kan het adres nog (een beetje) verschuiven De practicumprocessor kan dit, zonder offset: MOVC ; “MOVe Code”: laad A register ; met waarde in programmageheugen ; op adres dat som is van A+DPTR

1/1/ /e/e eindhoven university of technology Het kan NOG gekker (niet bij stof) “Auto increment” en “auto decrement”: –Waarde in index register automatisch verhogen of verlagen bij iedere lees/schrijf actie –“post”: NA de actie, “pre”: VOOR de actie “Scaled index”: –Waarde in index register wordt niet direct gebruikt, maar eerst vermenigvuldigd met een constante –Voor directe ondersteuning van “arrays”

1/1/ /e/e eindhoven university of technology Stack (“stapel”) adressering (1) De stack is een “Last-In-First-Out” geheugen –“push” operatie plaatst nieuwe waarde in stack bovenop alle al aanwezige waarden –“pop” operatie verwijderd “bovenste” waarde uit stack dat is dus de laatst ge“push”te waarde ! –De bovenste waarde op de stack is de “top of stack” Implementatie meestal in normaal geheugen –Met “stack pointer” (“SP”) register wijzend naar de top –Practicumprocessor: SP adresseert laatst ge“push”te waarde, stack “groeit” naar hogere adressen

1/1/ /e/e eindhoven university of technology Stack (“stapel”) adressering (2) Stack is handig –Uitstekend geschikt voor tijdelijke opslag –Precies adres niet nodig en toch weten waar alles is Stack is belangrijk –Centrale rol bij uitvoeren hogere programmeertalen –Bij sommige machines vervanging van registers Het boek gaat hier nog veel verder op in: zelfstudie. Het postfix-infix conversie-algoritme hoort niet bij de stof !

1/1/ /e/e eindhoven university of technology Adresseermodi voor “sprongen” PC wijst steeds naar volgende instructie –Laden PC met nieuwe waarde: sprong in programma –“PC-relatief” is geïndexeerd met PC als register Practicumprocessor als voorbeeld –PC-relatief, direct en basisgeïndexeerd (A+DPTR) –NIEUW: “paged” sprong (“ AJMP ”) Geheugen verdeeld in 2 kilobyte grote blokken (“pages”) Alleen springen binnen blok waar PC al in adresseert Slechts 11 bits nodig voor adres (2 byte instructie)