Arquitetura de Computadores

1. Arquitetura de Computadores • Ricardo de Sousa Britto • Nível da Linguagem de Montagem

2. Introdução • Tradução: Converte um programa fonte em um programa objeto • Duas etapas: Geração de programa em linguagem alvo; Execução do programa. • Dois tipos: Compilador e Montador • Compilador: Linguagem fonte = Alto nível • Montador: Linguagem fonte = representação simbólica da linguagem de montagem (Assembly)

3. Vantagens • Código mais eficiente • Algumas máquinas podem não ter um compilador • Acesso direto aos recursos de nível ISA • Uma linha de programa = Uma linha de programa objeto

4. Desvantagens • Maior complexidade de programação • Custo maior de desenvolvimento • Código não portável

5. Formato de um comando em Assembly

6. Campos de uma instrução Assembly • Label: Nome simbólico atribuído a um endereço. • Operação: Abreviação simbólica do OPCODE. Ex: ADD = soma. • Operando: especifica simbolicamente os endereços, registradores ou constantes. • Comentários: Documenta o programa. Ignorado pelo montador.

7. Processo de montagem • Montagem: tradução de programa fonte em programa objeto. • Problema da referência futura: Desvios para posições representadas por símbolos ainda indefinidos • Solução: Tradução em Dois passos

8. Passo 1 • Analisa-se as instruções, até encontrar uma pseudo-instrução END. • Usando uma tabela de códigos de operação, o montador constrói uma tabela de símbolos. • Tabela de símbolos é utilizada no Passo 2 da montagem.

9. Tabela de Símbolos • O contador de localização de instrução (ILC), zerado no início do passo 1, é incrementado do comprimento da instrução corrente. • O ILC provê o endereço de execução da instrução montada. • A tabela de símbolos é com base no ILC

10. Formato de uma entrada da TS

11. Passo 2 • Gera o programa objeto. Produz a expansão binária da instrução a partir das tabelas. • Produz informações necessárias ao procedimento de ligação. • Gera mensagens de erro caso estes existam no programa fonte.

12. Ligação e Carga • Programas podem ser constituídos de vários procedimentos. • Todos os procedimentos devem ser ligados em um único programa a ser executado. • O software que faz a ligação dos procedimentos é chamado de ligador. • É produzido um único programa, o Módulo Absoluto de carga, a partir de vários módulos objetos

13. Ligação e Carga • Módulos objetos são obtidos a partir da tradução dos vários procedimentos. • Um software denominado carregador carrega o Módulo de carga na memória principal para posterior execução.

14. Ligação e Carga

15. Ligação e Carga • O ligador une todos os modelos objetos em um único espaço de endereçamento. • As referências a endereços devem ser atualizadas (Problema de realocação) • Quando um procedimento A chama um B, o endereço absoluto de B só conhecido após a ligação (Problema da referência externa)

16. Tarefas do Ligador • Construir uma tabela com todos os módulos objeto e seus respectivos comprimentos. • Atribuir um endereço de carga. • Adicionar uma constante de relocação ao endereço inicial de cada módulo. • Encontrar todas as instruções que referenciam outros procedimentos e inserir nelas endereço absoluto dos mesmo

17. Módulos objeto

18. Módulo de carga

19. Funcionamento do Ligador • A maioria dos ligadores requer 2 passos: • Ler todos os módulos objeto, construir uma tabela de nomes e comprimentos de módulos e uma tabela global de símbolos internos e externos • Ler os módulos objeto, relocá-los e ligá-los para formar um único módulo

20. Estrutura de um módulo objeto

21. Tabela de módulos objeto

22. Ligação Dinâmica • Ligação de procedimentos compilados separadamente no momento em que esses são chamados pela primeira vez. • Procedimentos raramente utilizados são ligados só se necessários. • Melhor aproveitamento da memória virtual.