Cualquier lenguaje de alto nivel es traducido a Assembly, para luego se ensambla en código de máquina, lenguaje que la computadora puede entender (ceros y unos).
Cuando un programa se guarda, este se guarda en el disco rígido, pero al momento de ejecutarse, toda la información se guarda en la memoria RAM, para poder ser accedida.
Memoria RAM
La memoria RAM forma una estructura de datos tipo tabla, cada renglón de la tabla es identificado con su dirección. Cada dato es agrupado físicamente cada 1 byte.
Los procesadores tienen instrucciones para acceder simultáneamente a 1, 2, 4, o más bytes (palabras).
Las palabras de más de 1 byte es guardada como una serie de bytes.
Orden de Guardado
Tenemos dos órdenes distintos, ambos igual de válidos, mientras se respete a lo largo de todas las operaciones.
- Little-Endian: Guarda el byte menos significativo en la dirección más baja.
- Big-Endian: Guarda el byte menos significativo en la dirección más alta.
Espacio Direccionable
El espacio direccionable es aquel que puede ser accedido mediante una dirección de memoria. Incluso si no es memoria lo que se encuentra allí.
El mapa del espacio direccionable representa la asignación dada al espacio de direcciones, este es específico del sistema.
Los dispositivos de entrada y salida también se encuentran en el espacio direccionable, el procesador puede cargar y leer datos por esos canales de información.
Arquitectura ARC
Es un acronimo de “A Risc Computer”
Manejo de Memoria
La arquitectura ARC maneja datos de 32 bits, direccionables por byte. Contiene un espacio de direcciones de , Con un orden de guardado Big-Endian.
El mapa de memoria está especificado por el siguiente gráfico:
La mitad de la memoria se utiliza para los dispositivos de entrada y salida, la otra mitad se utiliza para el sistema operativo (2048 bytes) y para la memoria RAM.
Set de Instrucciones
Es un subconjunto de SPARC. El PSR (Program Status Register) guarda los flags de ALU.
Las instrucciones ocupan 4 bytes, tenemos 32 registros de 4 bytes.
Solo hay dos instrucciones que acceden a la memoria principal:
- Leer memoria a registro.
- Escribir desde registro a memoria.
Debido a esto, para operar con números debemos cargarlo a un registro, y a partir de ahí hacer las operaciones.
Instrucciones ARC
- Las operaciones que terminan en “cc” alteran el contenido de los flags luego de la operación.
- La bifurcación salta a una dirección de memoria si se cumple una condición
- El salto por igual verifica el flag cero.
Registros accesibles al Programador
- Los registros
%rson de propósito general y se pueden utilizar libremente, excepto por algunas excepciones. - El registro PSR es el que guarda los flags, pero no podemos acceder a su valor, únicamente a través de instrucciones.
- El registro PC guarda la dirección de la instrucción siendo ejecutada.
- El registro
%r14es el stack pointer - El registro
%r15es la dirección de retorno de procedimiento - El registro
%r0siempre vale 0.
Sintaxis
- Distingue mayúsculas de minúsculas
- Números por defecto en base 10
- Si empieza con “0x” o finaliza con “h”, se trata de hexadecimal.
Directivas del Ensamblador
- Indican al ensamblador como procesar una sección del programa
- Las instrucciones son específicas de un procesador, las pseudo-instrucciones son específicas de un programa ensamblador
- Algunas directivas generan información en la memoria
Subrutinas
La instrucción call llama a la subrutina deseada, guarda la dirección de retorno en %r15. La instrucción jmpl índica la siguiente línea a ejecutar. Se utiliza para volver de una subrutina
Macros
Una macro es una porción de código que se ejecuta antes del ensamblado. En el proceso de expansión de macros, Sus nombres se intercambian por el código correspondiente, reemplazando con los parámetros necesarios.
Diferencias
Las macro se accede en tiempo de ensamblado, por lo que es más rápido. La subrutina es accedida por la instrucción call y termina con un jmpl, en tiempo de ejecución
Los parámetros de una macro son interpretados por el ensamblador, mientras que los de una subrutina es accedida por memoria o registro
El código de máquina de una macro se repite tantas veces como se invoque. En el caso de la subrutina, el código se encuentra en un solo lugar y se referencia a él cuándo se necesita.
Códigos de Máquina
Las instrucciones son traducidas en código de máquina. Hay cinco formatos de instrucción.
Modos de Direccionamientos
- Inmediato: La constante está incluida en la instrucción
- Por Registro: El registro tiene el dato
- Directo o Absoluto: La dirección de memoria está incluida en la instrucción
- Indirecta: Contiene la dirección de memoria donde está el puntero al dato (poco usado, lento)
- Indirecta por Registro: El registro tiene el puntero al dato
- Indexado por Registro: Un registro da la dirección inicial, el otro un incremento.
Modelos de Arquitectura
CISC: Complex Instruction Set Computer
Tiene más instrucciones, pero las instrucciones son de tamaño variable y es más lento. Como tiene instrucciones con acceso a memoria, utiliza menos registros.
Utiliza el stack de forma inmersa, con instrucciones que acceden a él. La lógica de encontrar instrucciones, decodificarlas, e interconexiones dentro del procesador es más complicada.
RISC: Reduced Instruction Set Computer
Todas las instrucciones ocupan el mismo espacio y es más rápido. Tiene más registros disponibles, ya que todo debe estar en ellos para operar. Para utilizar el stack, se debe hacer de forma manual. Su set de instrucciones es más reducido, no contiene instrucciones redundantes
Las operaciones aritméticas son únicamente entre registros. Para acceder a memoria, solo se puede guardar y recuperar. Los dispositivos de entrada y salida están mapeados en memoria.
Esta arquitectura es mucho más rápida y simple que la de una arquitectura CISC. Por el otro lado, se requiere un poco más de trabajo por parte del programador.