1Arquitectura de Computadoras

Clase 11INTRUCCIONES DEL COMPUTADOR

LENGUAJE DE MAQUINA El lenguaje de maquina de un computador est

constituido por su repertorio de instrucciones y los formatos y convenios adoptados para representar en binario tanto las instrucciones como los datos

El lenguaje que entiende el procesador es lenguaje-mquina, pero rramente se emplea como tal, se utiliza un lenguaje de un poco ms alto nivel, ensamblador o macro-ensamblador. Cada modelo de procesador tiene su propio lenguaje-mquina y necesita su propio ensamblador, pero todos los miembros de la familia Intel x86 (includos los actuales Pentium) comparten un ncleo que proviene de su ancestro el 8086.

2ENSAMBLADOR

Es un lenguaje de programacin de bajo nivel para los computadores, microprocesadores, microcontroladores y otros circuitos integrados programables. Implementa una representacin simblica de los cdigos de mquina binarios y otras constantes necesarias para programar una arquitectura dada de CPU y constituye la representacin ms directa del cdigo mquina especfico para cada arquitectura legible por un programador

Alto nivel

Mediano nivel

Bajo nivel

Maquina

Cobol

Pascal

Basic

Java

C

Ensamblador

001110011010100

NIVELES DE LENGUAJES DE PROGRAMACIN

3VENTAJAS DEL LENGUAJE ENSAMBLADOR Velocidad. Como trabaja directamente con el microprocesador al

ejecutar un programa, pues como este lenguaje es el mas cercano a la mquina la computadora lo procesa mas rpido.

Eficiencia de tamao. Un programa en ensamblador no ocupa mucho espacio en memoria porque no tiene que cargar libreras y dems como son los lenguajes de alto nivel

Flexibilidad. Es flexible porque todo lo que puede hacerse con una mquina (control total), puede hacerse en el lenguaje ensamblador de esta mquina; los lenguajes de alto nivel tienen en una u otra forma limitantes para explotar al mximo los recursos de la mquina.

DESVENTAJAS DEL LENGUAJE ENSAMBLADOR Tiempo de programacin. Como es un lenguaje de bajo nivel requiere

ms instrucciones para realizar el mismo proceso, en comparacin con un lenguaje de alto nivel.

Programas fuente grandes. Por las mismas razones que aumenta el tiempo, crecen los programas fuentes; simplemente requerimos ms instrucciones primitivas para describir procesos equivalentes.

Falta de portabilidad. Porque para cada mquina existe un lenguaje ensamblador; por ello, evidentemente no es una seleccin apropiada de lenguaje cuando deseamos codificar en una mquina y luego llevar los programas a otros sistemas operativos o modelos de computadoras

La formacin de los programadores es ms compleja que la correspondiente a los programadores de alto nivel, ya que no slo las tcnicas de programacin, sino tambin el conocimiento del interior de la mquina.

4FORMATO DE LAS INSTRUCCIONES

C.O.:Es el cdigo de operacin (op-code) C.D.:Es el campo o cdigo de direccin

Un computador puede tener varios formatos para diferentes tipos de instrucciones las cuales pueden tener uno o ms bytes.

EJEMPLO: FORMATO DE INSTRUCCIONES

Para un procesador de 8 bits de datos y 16 bits de direccin podramos tener los siguientes formatos

5SET DE INSTRUCCIONES DEL 8088/8086

1. Instrucciones de transferencia de datos2. Instrucciones aritmticas3. Instrucciones lgicas4. Instrucciones de manipulacin de Strings

(cadena de caracteres)5. Instrucciones de transferencia de control6. Instrucciones de control del procesador

1. INSTRUCCIONES DE TRANSFERENCIA DE DATOS

MOV --- movimiento de datosPUSH,POP --- operaciones al StackXCHG --- intercambio de datosIN,OUT --- entrada/salida a puertosXLAT --- trasladar datos (conversin

de datos)

62. INSTRUCCIONES ARITMETICAS

ADD --- suma INC --- incrementoSUB --- restaDEC --- decrementoNEG --- negativo (realiza el complemento a

2)CMP --- comparacinMUL --- multiplicacinDIV --- divisin

3. INSTRUCCIONES LOGICAS

NOT --- inversin o complementacinAND,ORXOR --- or exclusivoTEST --- chequeo de bitsSHR,SHL --- desplazamientos a

derecha/izquierdaROR/ROL --- rotaciones a la

izquierda/derecha

74. INSTRUCCIONES DE MANIPULACION DE STRINGS

MOVS --- mover un string (byte/word)CMPS --- comparar dos stringsSCAS --- busqueda en un stringLODS --- cargar desde un stringSTOS --- almacenar dentro de un

string

5. INSTRUCCIONES DE TRANSFERENCIA DE CONTROL

CALL --- llamada a sub-rutinaRET --- retorno de una subrutinaJMP --- saltoJZ,JNZ --- saltos condicionalesLOOP --- iteraccin (lazo)LOOPNZ --- iteraccin condicionalINT --- interrupcinIRET --- retorno de interrupcin

86. INSTRUCCIONES DE CONTROL DEL PROCESADOR

CLC,STC --- clear/set flagsHLT --- detener el procesador

MODOS DE DIRECCIONAMIENTO

C.O.:Es el cdigo de operacin (op-code) M.D.:Es el modo de direccionamiento C.D.:Es el campo o cdigo de direccin

9DIRECCION EFECTIVA (DE)

Es la direccin que se obtiene a travs de un clculo en el que intervienen el campo de direccin(C.D.) y el campo modo de direccionamiento (M.D.)

DIRECCIONAMIENTO IMPLICITO O INHERENTE

Se refiere a acumuladores y registros internos de la CPU

DE no existeEjemplo: ADD rLas instrucciones que emplean este

modo de direccionamiento no tienen campo de direccin

10

DIRECCIONAMIENTO ABSOLUTO O DIRECTO

El CD especifica la direccin del operando en memoria

DE= CDDATO = (CD)Ejemplo: ADD (20)

DIRECCIONAMIENTO DIRECTO O ABSOLUTO

Direccin AOpcode

Instruccin

Memoria

Operando

11

DIRECCIONAMIENTO INMEDIATO

C.D. especifica en forma inmediata el dato

DE=no existeDATO=CD Ejemplo: ADD 20

DIRECCIONAMIENTO INMEDIATO

OperandoOpcode

Instruccin

12

DIRECCIONAMIENTO INDEXADO

Precisa un registro especial de la CPU Registro de Indice (IX)

La direccin efectiva se obtiene por la suma de: Base especificada en el CD El contenido del registro de indice

DE=IX+CDDATO=(IX+CD) Ejemplo: ADD 20,XFacilita el acceso a tablas

DIRECCIONAMIENTO INDIRECTO

CD especifica la direccin cuyo contenido es la direccin efectiva del operando.

DE=(CD)DATO=((CD)) Ejemplo: ADD @20Variante: Indirecto por registro

La direccin del operando se encuentra en un registro de la CPU

13

DIRECCIONAMIENTO INDIRECTO

Direccin AOpcode

Instruccin

Memoria

Operando

Direcc. Operando

DIRECCIONAMIENTO RELATIVO

CD especifica un desplazamiento con relacin a una direccin de referencia.

Esta direccin de referencia normalmente es el Contador de Programa

El desplazamiento puede ser positivo o negativo

DE = PC +- CDUtilizado normalmente en instrucciones de

salto, convierte al programa en reubicable

14

DIRECCIONAMIENTO POR PAGINA

La memoria en este tipo de direccionamiento se divide en pginas.

El C.D. especifica slo la direccin dentro de la pgina y debe ser suficiente para poder direccionar a todas las palabras de la pgina.

DIRECCIONAMIENTO INDIRECTO E INDEXADO

Pre-IndexacinDE(Intermedia) = IX+CDDE=(DE intermadia) =(IX+CD)

Post-InexacinDE(Intermedia) = (CD)DE=IX+DE intermedia

15

EJEMPLO MODOS DE DIRECCIONAMIENTO

Determinar la direccin efectiva y el dato que finalmente sumaramos al acumulador si estaramos aplicando una instruccin de sumar datos de la memoria al acumulador usando los siguientes tipos de direccionamientos: Indirecto Inmediato Directo Indirecto e indexado con Post-indexacin. Indexado

EJEMPLO MODOS DE DIRECCIONAMIENTO

Teniendo en cuenta los siguientes datos: El contenido del campo de direccin de la instruccin

es 60 Hex. El registro de indice tiene el valor 50 Hex. En la memoria tenemos los siguientes datosDireccin de Memoria Contenido

40 Hex. 20 Hex50 80 60 4090 35B0 60110 50120 30

16

EJEMPLO MODOS DE DIRECCIONAMIENTO

Respuesta:

MODOS DE DIRECCIONAMIENTO DEL 8086

Para describir los modos de direccionamiento usaremos la instruccin MOV destino, origen.

17

DIRECCIONAMIENTO IMPLICITO (MODO REGISTRO)

Transfiere el contenido de un registro a otro del mismo tamao.

El nico MOV que no se permite es el que se hace entre un registro de segmento y otro.

Tampoco se puede modificar el registro de segmento de cdigo

MOV AX,BX (AX

18

DIRECCIONAMIENTO DIRECTO

La direccin viene almacenada en la misma instruccin

MOV AX,DireccinMOV AX,[100H]

DIRECCIONAMIENTO INDIRECTO POR REGISTRO

Transfiere un dato entre un registro y una direccin de memoria direccionada por un registro ndice o base (BP, BX, DI, SI)

MOV AX,[BX] (Ax

19

DIRECCIONAMIENTO POR REGISTRO BASE INDEXADO

Direcciona en forma indirecta los datos de memoria. Se usa un registro base (BP o BX) ms un registro ndice (DI o SI). Si se usa BP se toma como dato de pila

MOV AX,[BX+SI+5] (AX BX+4+DS x 10H)

20

DIRECCIONAMIENTO POR REGISTRO INDEXADO

Para ubicar el dato se agrega un desplazamiento al contenido del registro indice (SI, DI).

MOV [SI+4],AX (AX -> SI+4+DS x 10H)

DIRECCIONAMIENTO RELATIVO AL CONTADOR DE PROGRAMA

Usados en instrucciones de salto (JMP) y llamada (CALL)

La direccin efectiva se calcula sumando al contenido del contador de programa un desplazamiento de 8 16 bits

JMP 1000H

21

Modos de direccionamiento del 80386

Direccionamiento por registro MOV EBX,EAX

Direccionamiento inmediato MOV AL,05H

Direccionaniento directo: MOV AL,[2000H]

Direccionamiento indirecto por registro MOV ECX,[EBX]

Direccionamiento indexado MOV AL,100H[ESI] MOV AL,[ESI+100H]

Modos de direccionamiento del 80386

Direccionamiento indexado por registro base con desplazamiento MOV EAX,5[EBX+ESI] MOV EAX,[EBX+ESI+5] MOV EAX,[EBX+ESI] ; sin desplazamiento

Direccionamiento por registro base MOV EAX,[EBX+4]

Direccionaniento indexado con factor de escala El factor de escala debe ser 2, 4 u 8 MOV AX,5[ESI*2]

22

Modos de direccionamiento del 80386

Direccionamiento por indice y base por factor de escala MOV EAX,[EBX+ESI*4]

Direccionamiento por indice y base con desplazamiento y factor de escala MOV EAX,5[EBX+ESI*4]