Linguaggi

Fondamenti di Informatica 1

Linguaggi

• Diversi tipi di linguaggi:– Imperativi– Funzionali– Dichiarativi

• Tutti basati sulla traduzione nell'unico linguaggio eseguibile dal calcolatore: il Linguaggio Macchina


Linguaggio Macchina

• Insieme di istruzioni eseguibili dalla CPU

• Dipende dalla CPU:– cablata al suo interno, ogni istruzione

genera una sequenza di segnali di controllo

• Linguaggio di basso livello– si può accedere direttamente alle

funzionalità di base del calcolatore


Linguaggio Macchina

• Complesso da utilizzare:– ogni istruzione esegue un'operazione

semplicissima– esistono librerie con procedure

generali

• Gli altri linguaggi vengono "convertiti" in sequenze di istruzioni in linguaggio macchina


Linguaggio Macchina

• Il Linguaggio Macchina è estremamente efficiente

• I programmi sono:– più veloci– più corti– ma più complessi


Linguaggio Macchina

• La scrittura è complessa:– istruzioni formate da stringhe di 1 e 0:

quindi è necessario un insieme di simboli (Linguaggio Assembly)

– per referenziare le locazioni di memoria è necessario avere delle etichette

– necessario commentare ogni istruzione


Istruzioni Macchina

• Composte da:– etichette (per eliminare riferimenti ad indirizzi

fisici, facilitano le modifiche)– codici operativi (non può mai mancare)– operandi (0, 1 o 2)

START: MOV AX, BXCMP AX, 12hJZ EQUALINT 21hRET

EQUAL: MOV BL, 82h


Commenti

• Servono a rendere il programma più comprensibile al programmatore e a chi lo analizzerà in futuro

• Vengono ignorati dalla macchina• Devono essere utili ed esplicativi


CommentiSTART: MOV AX, BX ; Carico AX con il valore di BX

CMP AX, 24 ; Confronto AX con 24 JZ EQUAL ; Se AX=24 salto a EQUAL INT 21h ; Chiama l'INT 24h RET ; Ritorna alla proc. Chiamante

EQUAL: ...

START: MOV AX, BX ; Carico AX con il numero di riga CMP AX, 24 ; Se sono al termine dello schermo JZ EQUAL ; allora non scrivo nulla INT 21h ; Scrivi la prossima riga di testo RET ; Ritorna

EQUAL: ...


Tipi di istruzioni (Intel x86)

• Trasferimento dati• Aritmetiche e logiche• Manipolazione di bit• Manipolazione di stringhe• Trasferimento di controllo• Manipolazione di interruzioni• Controllo del processore


Trasferimento dati

• Servono per trasferire dati tra:– registri– memoria– unità esterne

• MOV AX, BX - MOV AX, [indirizzo]

• PUSH AX - POP BX


Aritmetiche

• Somme, sottrazioni, confronti, (moltiplicazioni, divisioni)

• Side effect sui flag• ADD AX, BX• ADC AX, BX• MUL BX (macchine "a 0, 1, 2

indirizzi")

• CMP AX, BX


Logiche

• And, Or, Xor, Not, Test

• AND AX, BX• OR AX, BX• TEST AX, 01100100b


Manipolazione di bit

• Traslazioni e Rotazioni delle configurazioni binarie

• Traslazioni: SHL, SHR• Traslazioni aritmetiche: SAL, SAR• Rotazioni: ROL, ROR• Rotazioni con carry: RCL, RCR


Manipolazione di stringhe

• Spostamento, confronto, ricerca,…• Utilizzano due registri puntatori e

un registro contatore

• MOVS [ethchetta], [etichetta]• CMPS [ethchetta], [etichetta]• SCAS [ethchetta], [etichetta]


Trasferimento del controllo

• Salti condizionati, incondizionati, chiamate e ritorni da procedure

• JZ [etichetta], JC [etichetta], … – diverse combinazioni

• JMP [etichetta]• CALL [procedura]• RET


Manipolazione delle interruzioni

• Concetto di Interrupt• Interrupt hardware e software• La Interrupt Service Routine (ISR) è

paragonabile ad una procedura ma:– è attivabile via hardware– non specifica l'indirizzo della procedura,

che è quindi modificabile– durante l'esecuzione disabilita le

interruzioni


Controllo del processore

• Servono a modificare il comportamento della CPU

• Modificano i flag di controllo: CLC, STC, CMC (agiscono sul flag C), …

• Sincronizzazione: NOP, HLT, ESC, LOCK, …


Accesso alla memoria

• Il metodo di indirizzamento definisce il meccanismo per ottenere i dati:

– in registri– nell'istruzione stessa– in memoria– su una porta di I/O


Modi di indirizzamento

• Immediato:– l'operando copare direttamente

nell'istruzione come costante– è utilizzato solo per operandi

'sorgente'

– MOV AX, 2



• Assoluto:– Nell'istruzione compare l'indirizzo

effettivo (fisico) di memoria dove si trova l'operando

– MOV AX, [3923:2314]



• Relativo:– l'indirizzo di memoria è specificato

relativamente al contenuto del PC– vantaggio per programmi rilocabili

– MOV AX, [PC+102]



• Diretto:– l'operando è contenuto in un registro– nell'istruzione è specificato

l'identificativo del registro

– MOV AX, BX



• Indiretto con registro:– l'operando è in una cella di memoria il

cui indirizzo è contenuto in un registro

– nell'istruzione è specificato l'identificativo del registro

– MOV AX, [BX]



• Con autodecremento/incremento:– analogo all'indiretto con registro, ma il

contenuto del registro viene decrementato di una quantità pari alla dimensione in bytes dell'operando

– predecremento e postdecremento– preincremento e postincremento



• Indiretto con autoincremento:– l'operando è in memoria; il suo indirizzo è in

un'altra posizione della memoria puntata dal contenuto di un registro.

– nell'istruzione è contenuto l'identificativo del registro

– dopo l'uso, il contenuto del registro è incrementato di una quantità pari alla dimensione in bytes di un indirizzo di memoria



• Con spiazzamento:– nell'istruzione sono specificati un dato

in complemento a 2 e l'identificatore di un registro

– il dato viene sommato al contenuto del registro per ottenere l'indirizzo dell'operando

– MOV AX, [BX+9382]



• Indiretto con spiazzamento:– come il precedente, ma l'indirizzo

ottenuto della somma punta ad una posizione di memoria dove è contenuto l'indirizzo dell'operando



• Con registri indice:– utilizza due registri: uno contiene un

indirizzo base e l'altro un numero da moltiplicare per la dimensione dell'operando e da sommare alla base per ottenere la locazione dell'operando.

– Utile per l'accesso a vettori



• Con lo stack pointer:– SP punta alla sommità dello stack; – le istruzioni PUSH e POP permettono

di inserire e prelevare elementi dallo stack

– Passaggio di parametri



• Implicito:– alcune istruzioni non prevedono di

specificare esplicitamente alcuni dei loro operandi

– DIV BL– Macchine "a 0 e 1 indirizzi"


Descrizione istruzioni

• Il costruttore fornisce delle tabelle che descrivono l'esatto comportamento delle istruzioni– operazione effettuata– side effects– tempo di esecuzione– codifica


Codifica delle istruzioni

• Problema:– rappresentare l'instruction set con

opportune stringhe di bit– particolare riguardo anche alle

prestazioni

• Soluzione:– codifiche con lunghezza variabile– codifica di Huffman


Il BIOS

• Il BIOS (Basic Input Output System) è uno strato di software utilizzato per standardizzare l'accesso ai periferici

• Fornisce un insieme di procedure standard di interfaccia

• Permette la gestione a basso livello di:– video, tastiera, mouse, stampante,…


Visione stratificata

Hardware

BIOS

Sistema Operativo

Applicazioni Assembly

Livelli superiori

Linguaggi

Documents

Transcript of Linguaggi