La nascita dell’Assembly
Il microprocessore comprende solo un tipo di linguaggio, il
Linguaggio Macchina, ovvero una sequenza di 0 e 1 molto
difficile da leggere.
Per ridurre le difficoltà i programmatori hanno, fin dall’inizio,
adoperato la base esadecimale anziché quella binaria.
La situazione è migliorata quando è stato creato un primo
linguaggio più comprensibile all’uomo, dove, al posto dei codici
operativi in esadecimale, sono stati impiegati dei codici
mnemonici.
codice esadecimale Æ 05 = ADD Å codice mnemonico
È nato così il linguaggio Assembly.
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Ma non si dice Assembler?
L’Assembly è il linguaggio, e il codice è un
codice Assembly.
L’Assembler è un programma che trasforma
il codice scritto in Assembly in codice
Linguaggio Macchina (una forma di
traduttore).
comunque è tollerato l’errore di confondere
l’Assembly con Assembler: spesso, infatti, si
sente parlare di
programma scritto in linguaggio Assembler
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Non esiste un unico Assembly
Ogni CPU ha un Assembly diverso perché diversi sono i codici
operativi per le varie CPU.
… MA …
Anche per le stesse CPU (noi lavoreremo con CPU INTEL) i
programmi Assembly possono essere leggermente diversi fra di
loro. Vediamone la causa:
Alcune differenze dipendono dal prodotto che impieghiamo per
scrivere in Assembly: Nel nostro caso impieghiamo il TASM ma
vi sono altri Assembly come il MASM oppure AsmStudio e altri
ancora…
Altre differenze dipendono dal Sistema Operativo in cui
operiamo: ad esempio il fatto che il DOS sia un S.O. a 16 bit
mentre WINDOWS è un S.O. a 32 bit ci fa comprendere che,
necessariamente, i programmi devono essere scritti con modalità
diverse.
Noi impiegheremo l’Assembly per sviluppare programmi in DOS
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Perché DOS?
Perché il funzionamento di un Assembly per
DOS / INTEL è molto simile a un Assembly
per un altro S.O. / CPU
… ma soprattutto …
Perché lo scopo di queste lezioni non è
quello di programmare in Assembly, bensì
quello di comprendere il funzionamento di
una CPU (e quindi del computer).
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Come è fatto un programma DOS?
Un programma DOS è
diviso in 1 o più segmenti.
Cosa è un segmento?
Un segmento è una parte di
memoria che può
comprendere fino a 65.536
celle (e quindi 65.536 bytes
ovvero 64KB, poiché ogni
cella dei nostri computer
contiene 1 byte)
Un programma DOS, infatti,
accede alla memoria
secondo questa logica di
indirizzi:
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Considerazioni sulla Memoria
Questa modalità di indirizzamento:
09 F4 : A5 7B
ci fa comprendere che la memoria può essere vista
dal DOS come fino a un massimo di 65.536
segmenti ognuno dei quali può contenere fino a
65.536 celle …
… e, visto che ogni cella contiene 1 byte, un
computer DOS riesce a vedere fino a 4.294.967.296
di bytes di memoria centrale.
Questo limite vale anche per i S.O. Windows (NT,
2000, XP, …)
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La Memoria Centrale
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Limite dei programmi DOS
Il DOS ha un forte limite: tutto il codice del
programma (stiamo parlando del programma
in linguaggio macchina) può essere
contenuto solo in un segmento, quindi non
può superare i 64KB.
Questo limite non esiste per i S.O. più
recenti.
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Ma cosa è un programma?
Un programma è una sequenza di operazioni che si
chiede al computer di eseguire.
Un programma è, quindi, costituito da un insieme di
istruzioni ordinate che vengono eseguite una dopo l'altra.
riga di istruzione
del programma
MOV
AX
BX
Il componente della macchina di Von Neumann che
fattivamente esegue il programma è la:
CPU (Central Processing Unit)
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Programma
È la CPU, quindi, che ha il compito di
eseguire un programma.
riga di istruzione
del programma
MOV
Codice Operativo
(operatore)
AX
Indirizzo
I° operando
BX
Indirizzo
2° operando
La CPU 80x86 è una macchina a due indirizzi.
Questo significa che una riga di istruzione è formata
normalmente dal codice operativo e due operandi.
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La CPU 80x86 Intel a 16 bit
di 48 bit
CPU
Central
Processing
Unit
Registro della Istruzione
IR
CU
Unità di
Controllo
(in esecuzione)
AX
BX
CX
DX
Accumulatori
SP
BP
IP
Registri
Pointer
SI
DI
Registri di
indirizzamento
indiretto
di 16 bit
ALU
Unità Logico
Aritmetica
abbiamo visto che le CPU 80x86
sono macchine a due indirizzi e
quindi il registro IR è formato da
16*3 bit. Infatti:
• 2 byte sono per l’operatore;
• 2 byte per il I° operando;
• 2 byte per il 2° operando.
CS
DS
SS
ES
di 8 bit
Registri
General Pourpose
puntatore alla prossima
istruzione da eseguire
segmento del codice (del
programma)
Registri di
Segmento
segmento dei dati
carry
SR
zero
Registro di Stato
bit di segno
overflow
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Accesso ai registri
Nella programmazione in Assembly si accede ai
registri con i mnemonici AX, BX, ecc … e quindi
direttamente ai 2 byte (16 bit) di cui è composto il
registro
… MA …
è anche possibile accedere a uno solo dei due byte
usando i mnemonici AH, AL - BH, BL, - ecc …
AX
AH
AL
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La CPU Intel pentium
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L’Unità di Controllo (CU)
CU = Control Unit
la CU è un dispositivo in grado di generare segnali
sia per i circuiti esterni alla CPU (ad esempio
segnali di lettura/scrittura per le memorie) che per i
circuiti interni (ad esempio per l’ALU).
La CU esamina il codice operativo dell’istruzione
da eseguire e decide quali sono i vari passi che
consentono l’esecuzione dell’istruzione stessa.
In altre parole, la CU interpreta un’istruzione del
programma per volta e comanda l’esecuzione
dell’istruzione inviando alle altre unità appropriati segnali di
controllo.
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Unità Aritmetico-Logica (ALU)
ALU = Arithmetical-Logical Unit
Questa unità riceve in ingresso tipicamente due
operandi e, a seconda del tipo di segnale
proveniente dall’unità di controllo, esegue una
operazione aritmetica (somma, sottrazione, ...)
oppure un’operazione logica (and, or, not, …).
L’ALU lavora generalmente con l’accumulatore ed
un altro registro general pourpose. I risultati, parziali
e non, vengono posti nell’accumulatore e, al termine
dell’operazione, viene aggiornato, in modo
opportuno, il registro di stato in base al risultato
stesso.
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L’esecuzione di un programma
Fase di fetch, in cui la CU preleva dalla memoria l’istruzione che deve
essere eseguita, il cui indirizzo è contenuto nell’Instruction Pointer (IP),
la pone nell’Instruction Register (IR) ed incrementa il valore di IP per
prepararsi poi ad eseguire l’istruzione successiva;
Fase di decode (decodifica), in cui la CU interpreta il codice operativo
dell’istruzione da eseguire contenuta in IR (in pratica determina cosa
c’è da fare…)
Fase di execute (esecuzione), in cui la CU genera i segnali di controllo
necessari per l’esecuzione dell’istruzione:
trasferimenti tra registri e/o memoria (ad esempio vengono letti altri dati dalla
memoria e posti nei registri);
operazioni che coinvolgono l’ALU, cioè invio di segnali opportuni all’ALU in
grado di attivare una particolare operazione aritmetica o logica;
operazioni di ingresso/uscita;
modifica del contenuto di IP nel caso di istruzioni di salto.
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L’esecuzione di un programma
La CU esegue in continuazione il ciclo
dell’istruzione (ovvero le fasi di fetch,
decode ed execute)…
… finché non si raggiunge l’ultima istruzione
del programma.
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