CALCOLATORI ELETTRONICI
Gestione delle subroutine
SUBROUTINES / 1
Vantaggi delle subroutines
In maniera analoga alle funzioni/metodi dei linguaggi ad alto livello, anche in assembly le subroutines garantiscono una maggiore semplicità, modularità e riusabilità del software.
Inoltre riducono il consumo di memoria necessario per la
memorizzazione del codice, nel caso in cui un determinato insieme di istruzioni debba essere richiamato più volte durante
l’elaborazione.
SUBROUTINES / 2 Salto a sottoprogramma
L’istruzione di salto a subroutine (JSR) permette di saltare da un programma – programma principale – ad un altro programma – sottoprogramma.
Esempio
JSR moltiplicazione ;salta al sottoprogramma “moltiplicazione”
L’esecuzione del sottoprogramma termina con l’istruzione RET, con la quale si ritorna ad eseguire il programma principale, o meglio il programma chiamante.
SUBROUTINES / 3
JSR A
RET
Programma principale Sottoprogramma A
JSR A
1. chiamata
1. risposta 2. chiamata
2. risposta
JMP e JSR / 1
La sintassi di JSR (Jump To Subroutine) è la stessa dell’istruzione di salto incondizionato JMP, cioè:
JSR <dest>
dove dest è l’indirizzo di memoria della prima istruzione della subroutine espresso sotto forma di numero binario a 32 bit o di riferimento
simbolico(label).
JMP e JSR / 2
A differenza dell’istruzione JMP, il microprogramma associato all’istruzione JSR, prima di rimpiazzare il contenuto del PC con l’indirizzo <dest>, deve memorizzarne il valore in memoria.
In questo modo, al termine della subroutine, l’esecuzione può riprendere dall’istruzione successiva alla JSR.
L’area di memoria preposta alla memorizzazione degli indirizzi di ritorno delle subroutines deve permettere di gestire
efficientemente anche situazioni più complesse, in cui i
sottoprogrammi chiamano a loro volta altri sottoprogrammi (nested subroutines).
Differenza tra JMP e JSR
SUBROUTINES ANNIDATE
JSR A
RET Programma
principale Sottoprogr.
A
JSR A RET
Sottoprogr.
B
JSR B
RET
Sottoprogr.
C
JSR C 1
2 3
4 6 5
STACK / 1
La gestione dei sottoprogrammi è basata su una struttura dati
chiamata stack (pila), gestita con una tecnica LIFO (Last In First Out): gli elementi vengono prelevati a partire dall’ultimo che è stato memorizzato.
L’operazione di inserimento di un elemento alla sommità (top) dello stack è chiamata push, mentre l’operazione inversa è
chiamata pop.
STACK / 2
Le operazioni di PUSH e POP, sebbene disponibili nel set di istruzioni del PD32, vengono comunque implementate come pseudoistruzioni di movimento dati.
Le pseudoistruzioni non sono implementate a livello hardware, ma sono messe a disposizione dall’assemblatore che provvede a mapparle nelle istruzioni del microprocessore equivalenti.
GESTIONE STACK PD32 / 1
Nel PD32 lo stack è costituito da longword e ad esso è associato un particolare registro detto SP (Stack Pointer) che nel PD32 coincide con il registro R7. Tale registro punta sempre alla cima (top) dello stack.
Per “ragioni storiche”, nel PD32 lo stack cresce verso indirizzi di memoria decrescenti. Sia S l’indirizzo iniziale dello stack (base), allora gli n elementi presenti sono memorizzati nelle locazioni consecutive:
S, S-4, S-8,…,S-4*n
STACK
elem.2 byte 2
BASE S
S-1 S-2 S-3 S-4 S-5 S-6 S-7 S-8 elem.1 byte 4 LSB
elem.1 byte 3 elem.1 byte 2 elem.1 byte 1 MSB
elem.2 byte 4 LSB elem.2 byte 3 elem.2 byte 1 MSB
S-8 R7
TOP
GESTIONE STACK PD32 / 2
Come detto in precedenza le istruzioni PUSH e POP non sono vere e proprio istruzioni che appartengono al set del PD32, bensì sono
istruzioni che il compilatore traduce in particolari MOV.
PUSH:
inserisce elemento “e” in pila
BASE S
S-2S-1
S-3S-4 S-5S-6 S-7S-8
S R7
e_b4 e_b2e_b3 e_b1
GESTIONE STACK PD32 / 2
Come detto in precedenza le istruzioni PUSH e POP non sono vere e proprio istruzioni che appartengono al set del PD32, bensì sono
istruzioni che il compilatore traduce in particolari MOV.
POP:
estrae l’elemento “e” dalla pila
BASE S
S-2S-1
S-3S-4 S-5S-6 S-7S-8
S-4 R7
e_b4e_b3 e_b2e_b1
STACK & PD32 / 2
Le pseudoistruzioni per la gestione dello stack
Ripristina lo Status Register con la longword presente in cima allo stack. Viene tradotta come: MOVTOSR (R7)+
-
POPSR
Estrae dallo stack una longword e la pone nella locazione
indicata dall’operando D. Viene tradotta come: MOVL (R7)+, D D
POP
Inserisce lo Status Register in cima allo stack. Viene tradotta come: MOVRFRSR -(R7)
-
PUSHSR
Inserisce in cima allo stack una longword indirizzata
dall’operando sorgente S. Viene tradotta come: MOVL S, -(R7) S
PUSH
COMMENTO OP.
PSEUDO- ISTRUZIONE
ESEMPIO PUSH
PRIMA DI ESEGUIRE PUSH R6…
000027FC BASE
78 56 34 12
000027F8 000027F8 TOP
R7PCR6 0000041011223344
000027FC BASE
78 56 34 12
000027F4 000027F8
R7PCR6 0000041411223344 44 33 22
000027F4 11 TOP
… E DOPO
ESEMPIO POP
PRIMA DI ESEGUIRE POP R5… … E DOPO
000027FC BASE
78 56 34 000027F8 12
00000414 PC FFFFFFFF R5
44 33 22
000027F4 11 TOP
000027F4 R7
000027FC BASE
78 56 34
12 TOP
000027F8
00000418 PC 11223344 R5
000027F8 R7
STACK E SUBROUTINE
L’istruzione JSR inserisce (PUSH) in cima allo stack il valore del PC, ovvero l’indirizzo di ritorno della subroutine. In maniera
analoga, l’istruzione RET estrae dalla cima dello stack una
longword che memorizza all’interno del PC. Nella successiva fase di fetch sarà quindi caricata nell’IR l’istruzione che segue la JSR.
Lo stack è inoltre utilizzato dalla subroutine chiamata per salvare i registri che saranno utilizzati e quindi sovrascritti, così da poterne ripristinare il valore originale prima di eseguire il RET. Questa operazione assicura che la funzione chiamante trovi i registri inalterati una volta terminata l’esecuzione della subroutine.
Direttive di definizione variabili
Sintassi: label dl/dw/db n {,nj}
Dichiara una variabile di nome label inizializzata al valore n.
Eventuali altri numeri specificati oltre il primo sono allocati
consecutivamente in memoria a partire dall’indirizzo associato a label. Tale indirizzo è scelto dall’assemblatore!
var1 DW 4
var1 è un place-holder per una word collocata in memoria in una locazione scelta dall’assemblatore ed inizializzata a 4.
var2 DL 4, 22h, 3
alloca 3 longwords inizializzate a 4, 22h e 3. var2 punta alla prima locazione
