Assembly y el Simulador SPIM

1. Assemblyy el Simulador SPIM 66.20 Organización de Computadoras

2. Generación de un Ejecutable

3. Assembly • Es un lenguaje de programación de bajo nivel. • Es una representación simbólica del código binario de las intrucciones. • Utiliza mnemónicos para representar cada instrucción. OPCODE OPERANDOS addi $t1, $t2, 0xfffe

4. Assembler (ensamblador) • Programa encargado de traducir código Assembly en su equivalente binario. • Como salida genera un archivo objeto. addi $t1, $t2, 0xfffe PROCESO DE ENSAMBLADO

5. Assembler (cont.) • Label: nombre simbólico para un objeto. Puede aplicarse a una instrucción, a un procedimiento (dir. de 1ra instrucción), a un string, etc. • Externo: se puede acceder desde fuera del módulo donde se define (.globl main); • Local: solo puede accederse desde el módulo que lo define. • Todas las referencias externas deben quedar resueltas para que un programa pueda ejecutarse

6. Linker (vinculador) • Enlaza los archivos objeto que pertenecen a un programa, y genera un programa ejecutable. • Resuelve referencias a bibliotecas externas (ojo: printf es realmente una funcion de librería no un syscall). • Asigna las posiciones finales de memoria.

7. Modelo de Memoria • La arquitectura MIPS divide la memoria en tres secciones: • Segmento de texto. • Segmento de datos (estáticos y dinámicos). • Pila (stack).

8. Registros • La arquitectura MIPS presenta 32 registros de propósito general, y 32 registros para punto flotante. • Debería respetarse una convención para su uso (en general es muy mala idea no hacerlo): • $a0-$a3  primeros 4 argumentos a un procedimiento. • $v0 y $v1  valor de retorno de un procedimiento. • $t0-$t9  almacenamiento temporal. • $s0-$s7  almacenamiento de largo plazo. • $sp  puntero a la pila. • $fp  puntero al stack frame. • $ra  dirección de retorno en la llamada a un procedimiento.

9. Ejemplos • Operación aritmética (adición): addu $t0, $t6, 1 ($t0  $t6 + 1) • Pasaje de un parámetro: li $a0, 10 ($a0  10) • Retorno de un valor: li $v0, 1 ($v0  1)

10. Llamada a Procedimientos • Debe respetarse la convención para el uso de registros. • Debe tomarse una porción de la pila (stack frame): • Para almacenar los argumentos pasados (1 al 4: registros, 5+: stack frame del caller). • Para almacenar registros de largo plazo. • Para almacenar las variables locales al procedimiento.

11. Llamada a Procedimientos (cont.) • Ojo: printf no es syscall, aqui se quiso usar print_str del SPIM

12. Simulador SPIM • Permite ejecutar programas escritos en Assembly para arquitecturas MIPS32. • Home page: http://www.cs.wisc.edu/~larus/spim.html • Última versión: 7.2 • Disponible en varios “sabores”: • Spim: simulador manejado por línea de comandos. • XSpim: para ambientes X-windows (UNIX/Linux) • PCspim: para ambientes Microsoft Win32.

13. PCspim Registros de la CPU y de la unidad de punto flotante. Instrucciones assembly del programa y del sistema. Datos cargados en el espacio de memoria del programa. Mensajes del simulador.

14. Características • No implementa memorias caché. • No simula latencias (de memoria o de operaciones aritméticas). • Maneja pseudoinstrucciones (instrucciones que provee el ensamblador, y que se implementan a partir de otras más simples). • Soporta formatos big y little-endian. BIG-ENDIAN LITTLE-ENDIAN

15. Llamadas al Sistema SPIM soporta algunos system calls básicos:

16. Unidades Simuladas

17. Modos de Direccionamiento SPIM soporta los siguientes modos de direccionamiento: • En realidad aquí vemos 3 modos de direccionamiento: register indirect, immediate y displacement. El resto son una “ilusión del assembler”. • MIPS implementa solo immediate y displacement con campos de 16 bits. Register indirect se obtiene con displacement=0 y absolute address usando como registro a $zero. EJEMPLOS jr $ra ld $a0, 4 ld $a0, 4($a1) ld $a0, valor ld $a0, valor + 4 ld $a0, valor + 4($a1)

18. Edición del Código • SPIM no provee facilidades para escritura de código assembly. • Debe utilizarse un editor de textos: • Vi / Vim (http://www.vim.org/) • Emacs / Xemacs (http://www.xemacs.org/) • Editplus (http://www.editplus.com/) • UltraEdit (http://www.ultraedit.com/) • MIPSter (http://www.downcastsystems.com/mipster/)

19. La herramienta EditPlus • Puede obtenerse de http://www.editplus.com/. • Debe descargarse un archivo de sintaxis para assembly de MIPS32 (http://www.editplus.com/others.html).

20. La herramienta EditPlus (cont.)

21. Ejemplo 1: Hola Mundo MIPS! Escribir un programa en assembly de MIPS32 que muestre en consola la leyenda "Hola Mundo!" y termine.

22. Ejemplo 2: Loops y Arreglos de Valores Escribir un programa en assembly de MIPS32 que encuentre el máximo de la siguiente serie de números: {4, 15, 0, 48, 22, 7} Deberá mostrar en consola el máximo hallado.

23. Ejemplo 3: Funciones y Punto Flotante Escribir un programa en assembly de MIPS32 que cargue 2 número reales ingresados por consola, los sume, y muestre el resultado (también por consola). La suma de los números debe realizarse llamando a una función.

24. El Simulador SPIM 66.20 Organización de Computadoras