INTRODUCCION AL AMBIENTE DE BAJO NIVEL

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INTRODUCCIONALAMBIENTEDE BAJO NIVEL
M.C.C. Sergio Luis Castillo Valerio Esta
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Lenguaje Máquina

• Es el único lenguaje que entiende el hardware de
  la computadora.
• Instrucciones y datos en forma de patrones
  binarios.
• Normalmente expresados en sistema hexadecimal.
• Instruction Set Conjunto de Instrucciones del
  lenguaje máquina de un procesador.

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Lenguaje Ensamblador

• Conjunto ordenado y estructurado de mnemónicos de
  un lenguaje de máquina dado.
• Mnemónico Palabra breve, descriptiva y fácil de
  recordar.

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Características del Ensamblador

• Correspondencia 1 a 1 con su lenguaje máquina.
• Permite al acceso a todas las instrucciones del
  procesador y, por tanto, a todos los recursos del
  hardware.
• Permite desarrollar código más rápido y compacto.
• Requiere buen conocimiento de la arquitectura del
  hardware.

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(No Transcript)
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Registros

• Registro Conjunto de flip-flops capaz de
  almacenar, y en algunos casos modificar,
  información binaria.
• Dentro de todo CPU existe un conjunto de
  registros.
• Algunos tienen un uso específico, otros son de
  uso general.
• Los registros de uso general normalmente se
  utilizan para guardar datos y resultados
  intermedios.

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Registros

• Desde el punto de vista del programador, es muy
  importante conocer el conjunto de registros
  internos de un procesador y su uso, cuando se
  programa en bajo nivel.
• Esto se debe a que muchas de las instrucciones de
  lenguaje máquina suponen que los datos están en
  alguno de los registros o almacenan el resultado
  en alguno de los registros internos.

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Registros de los procesadores 80X86

• Registros de Uso General
• EAX Acumulador
• EBX Base
• ECX Contador
• EDX Datos.
• Estos registros pueden guardar datos de 32, 16 u
  8 bits.

EAX
32 bits
AH
AL
16 bits
AX
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Registros de los procesadores 80X86

• ESP Stack Pointer (Apuntador de Pila)
• EBP Base Pointer (Apuntador Base)
• ESI Source Index (Indice Fuente u Origen)
• EDI Destination Index (Indice Destino)
• Estos registros pueden almacenar datos de 32 o 16
  bits.

ESP
32 bits
SP
16 bits
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Registros de los procesadores 80X86

• Registros de Segmento
• CS Code Segment (Segmento de Código)
• DS Data Segment (Segmento de Datos)
• SS Stack Segment (Segmento de Pila)
• ES Extra Segment (Segmento Extra)
• FS Extra Segment (Segmento Extra)
• GS Extra Segment (Segmento Extra)
• Son registros de 16 bits.
• Se utilizan para generar las direcciones que el
  procesador envía por el bus de direcciones.

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(No Transcript)
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Segmentación

• Técnica utilizada en los procesadores Intel
  8088/8086 para generar direcciones de 20 bits
  usando registros de 16 bits.
• Para ilustrar esta técnica, suponga que se desea
  ubicar la posición de una persona a partir de un
  punto de referencia, pero utilizando solamente
  números de 2 dígitos decimales.

mts
100
200
300
400
500
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Segmentación

• Esto se puede realizar si se hace lo siguiente
• Se divide la recta en bloques de 100 metros cada
  uno.
• Se utilizan dos números
• Uno para indicar en cuál bloque está la persona
• Otro para especificar su posición dentro del
  bloque.
• Posición BloquePosición

mts
100
200
300
400
500
345
050
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Segmentación

• Para obtener la ubicación real debe realizarse la
  siguiente operación
• Ubicación Bloque100 Posición
• Posición1 0100 50 50
• Posición2 3100 45 345

Posición 1
Posición 2
mts
100
200
300
400
500
345
050
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Segmentación

• En el caso de los procesadores 80X86, los bloques
  se llaman SEGMENTOS y la posición se llama
  DESPLAZAMIENTO
• En modo real, cada una se describe con un número
  de 16 bits.
• Operando en modo real
• Dirección Real Segmento16 Desplazamiento.
• La Dirección Real ya es una cantidad de 20 bits.
• Esto significa que toda dirección tiene 2 partes
  Un Segmento y un desplazamiento.

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Segmentación en Modo Protegido

• Es importante recalcar que cuando los
  procesadores 80386 o posteriores operan en modo
  protegido, la segmentación funciona de manera muy
  diferente.
• Cada segmento puede ser de hasta 4 Gbytes.
• Maneja memoria virtual, lo que implica un esquema
  de paginación.
• Maneja también multitarea y un esquema de
  protección de memoria.

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Conjunto de Instrucciones

• El Conjunto de instrucciones (Instruction Set) de
  un procesador está formado por aquellas
  instrucciones en lenguaje máquina que un
  procesador puede ejecutar.
• CISC vs. RISC
• CISC Complex Instruction Set Computer
• RISC Reduced Instruction Set Computer
• Las instrucciones normalmente se agrupan para
  describirlas.

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Conjunto de Instrucciones

• Los grupos normalmente son
• Transferencia de datos
• Aritmética entera binaria
• Operaciones lógicas
• Desplazamientos y rotaciones
• Aritmética BCD
• Gestión de cadenas
• Control del sistema
• Control de flujo del programa
• Saltos condicionales

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Grupos de Instrucciones

• Transferencia de datos
• mov destino,origen - xchg dest,orig
• in origen - out destino
• Aritmética entera binaria
• add dest,orig - sub dest,orig
• adc dest,orig - sbb dest,orig
• mul orig - div orig
• inc dest - dec dest

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Grupos de Instrucciones

• Operaciones lógicas
• not dest - and dest,orig
• or dest,orig - xor dest,orig
• Desplazamientos y rotaciones
• shl dest, - shr dest,
• rol dest, - ror dest,
• Aritmética BCD
• AAA Ajuste ASCII suma
• DAA Ajuste decimal suma.
• AAM Ajuste ASCII muliplicación.
• AAD Ajuste ASCII división.

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Grupos de Instrucciones

• Gestión de cadenas
• rep Repetir -lodsbALbyteDSSI
• stosb ESSI AL
• cmps Compara DSSI con ESDI
• Control del sistema
• int - iret
• cli clear Interruption Flag
• sti set Interruption Flag
• clc clear carry flag
• stc set carry flag

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Saltos condicionales

• Control de flujo del programa
• jmp objetivo - test dest,orig
• call procedimiento - ret
• cmp dest,orig
• Saltos condicionales basados en
• Condiciones sobre indicadores
• Relaciones aritm?ticas con signo
• Relaciones aritm?ticas sin signo

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Saltos condicionales

• Condiciones sobre indicadores
• je/jne obj jump if equal/not equal
• jz/jnz obj jump if zero/non zero
• js/jns obj jump if sign/no sign
• Relaciones aritméticas con signo
• jg/jl obj jump if greater/less
• jge obj jump if greater or equal
• jle obj jump if less or equal

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Saltos condicionales

• Relaciones aritméticas sin signo
• ja/jb obj jump if above/below
• jae/jbe obj jump if above/below or equal
• jna/jnb obj jump if not above/below
• Normalmente se utilizan después de una
  comparación

Cmp dest,orig jxx objetivo (Donde xx Condición
de salto)
Nota La instucción CMP resta el origen al
destino y afecta banderas, no guarda el resultado
ni altera los operandos.
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Programación estructurada

• Es posible implementar parcialmente en bajo nivel
  las estructuras de control que propone la
  programación estructurada
• If ... then
• If ... then ... else
• Repeat .... until
• While ... do
• For ... do

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If ... then

• Ilustraremos estas implementaciones con ejemplos
• En pseudocódigo
• En ensamblador

If (cx gt ax) then dec cx
cmp cx,ax if (cx gt ax) jle fin_si dec cx
then dec cx fin_si
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If ... then ... else

• Pseudocódigo
• Ensamblador

If (bx lt ax) then dec ax else dec bx
cmp bx,ax If (bx lt ax) jge else1 dec ax
then dec ax jmp fin_si1 else1 dec bx else dec
bx fin_si1
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Repeat ... until

• Pseudocódigo
• Ensamblador

Repeat inc cx add ax,cx until (cx gt 100)
Repite1 inc cx add ax,cx cmp cx,100 until
(cx gt 100) jle Repite1
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While ... do

• Pseudocódigo
• Ensamblador

While (bxlt200) do inc bx add ax,bx end_while
while1 cmp bx,200 While (bxlt200) jge
fin_while1 inc bx add ax,cx jmp
while1 end_while fin_while1
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For ... do

• Una implementación utiliza la instrucción loop
• Sintaxis loop
• loop objetivo
• Semántica
• loop utiliza CX forzosamente

Si (CX ¹ 0) Dec CX Salta a objetivo Sino
Siguiente instrucción
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For ... do

• Pseudocódigo
• Ensamblador

For (cx1 hasta 20) do add ax,bx inc
bx end_for
mov cx,20 do1 add ax,bx inc bx loop do1
Nota Dentro de la imlementación del for ...do no
es aconsejable utilizar CX cuando se implementa
con loop.