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Université Paris-NordL1

Institut GaliléeAnnée 2009-2010

Licence 1 - 1er semestre

Travaux dirigés : programmation en mini-assembleur. L"objectif de ce TD est de vous familiariser avec le cycle d"exécution d"un processeur et avec la notion de flux d"instructions. Pour cela, il vous est demandé d"écrire de petits programmes

dans le langage assembleur présenté en cours et de simuler leur exécution par le processeur.

Correction.

Note aux chargés de TD.

- Dans le texte des corrections se trouvent également quelques explications de correction. Bien entendu, vous n"avez pas à en parler aux étudiants (boucle for,gcc -S, etc.). - Amil est très rudimentaire dans ses possibilités d"écriredes commentaires. Dans cette feuille, il y a des commentaires ligne à ligne, mais aussi unetentative d"indiquer où sont les différents blocs de code dans un style balise xml/html : une ligne avec en commentaire signale la première ligne du blocbloc1, une ligne avec en commentaire signale la dernière ligne du bloc, et une ligne avec en commentairesignale l"unique ligne du blocbloc1. - les traces contiennent une colonneinstructions: cette colonne n"a pas lieu d"être dans les corrections (elle aide juste à relire la trace, qui est générée automatiquement). 1

CyclesCPinstructionr01011

INIT1?5?

12lecture 10 r05

23ecriture r0 115

34stop

Figure1 - Simulation de la copie de valeur

Jeu d"instructions (simplifié)

stopArrête l"exécution du programme. noopN"effectue aucune opération. saut iMet le compteur ordinal à la valeuri. sautpos ri jSi la valeur contenue dans le registreiest positive ou nulle, met le comp- teur de programme à la valeurj. valeur x riInitialise le registreiavec la valeurx. lecture i rjCharge, dans le registrej, le contenu de la mémoire d"adressei. ecriture ri jÉcrit le contenu du registreidans la mémoire d"adressej. inverse riInverse le signe du contenu du registrei. add ri rjAjoute la valeur du registreià celle du registrej(la somme obtenue est placé dans le registrej). soustr ri rjSoustrait la valeur du registreià celle du registrej(la différence obtenue est placé dans le registrej). mult ri rjMultiplie par la valeur du registreicelle du registrej(le produit obtenue est placé dans le registrej). div ri rjDivise par la valeur du registreicelle du registrej(le quotient obtenue, arrondi à la valeur entière inférieure, est placé dans le registrej).

Instructions plus avancées

et ri rjEffectue le et bit à bit de la valeur du registreiet de celle du registrej.

Le résultat est placé dans le registrej.

lecture *ri rjCharge, dans le registrej, le contenu de la mémoire dont l"adresse est la valeur du registrei ecriture ri *rjÉcrit le contenu du registreidans la mémoire dont l"adresse est la valeur du registrej.

1 Initialisation de la mémoire

Écrire les programmes répondant aux problèmes suivants :

1. Soit la valeur 8 contenue dans la case mémoire d"adresse 10. Recopier cette valeur à

l"adresse 11.

Correction.

1lecture 10 r0

2ecriture r0 11

3stop 4 2

2. Sans connaître la valeur contenue à l"adresse 10, écrire 7à l"adresse 10.

Correction.

1valeur 7 r0

2ecriture r0 10

3stop 4

3. Sans connaître la valeur contenue à l"adresse 10, incrémenter cette valeur de 1.

Correction.

1lecture 10 r0

2valeur 1 r1

3add r1 r0

4ecriture r0 10

5stop 6

4. Soit une valeur quelconque,a, contenue à l"adresse 10. Initialiser la case d"adresse 11 à

a×2 + 1.

Correction.

1lecture 10 r0

2valeur 2 r1

3mult r1 r0

4valeur 1 r1

5add r1 r0

6ecriture r0 11

7stop 8

5. Soit une valeur quelconque,a, contenue à l"adresse 10. Initialiser la case d"adresse 11 à

a×(2 + 1).

Correction.

1lecture 10 r0

2valeur 2 r1

3valeur 1 r2

4add r1 r2

5mult r2 r0

6ecriture r0 11

7stop 8 3

2 Trace de programme assembleur

Nous allons désormais produire une représentation de l"exécution pas à pas de nos pro- grammes. Unetraced"un programme assembleur sera un tableau dont chaque lignecorrespond

à l"exécution d"une instruction par le processeur. Une colonne contiendra le cycle d"horloge du

processeur et une autre colonne le compteur de programme. Ily aura également une colonne

par registre utilisé dans le programme et par case mémoire oùdes données sont lues ou écrites

par les instructions du programme. Une première ligne, d"initialisation, montrera l"état de ces

registres et cases mémoires avant le début du programme. Ensuite, chaque exécution d"instruc-

tion sera représentée par une nouvelle ligne du tableau, jusqu"à exécution de l"instructionstop.

Dans cette ligne nous représenterons le cycle d"horloge du processeur (en commençant à 0 pour

la ligne d"initialisation), la valeur du compteur de programme après exécution de l"instruction,

et, s"il y a lieu, la valeur du registre ou de la case mémoire modifiée par le programme.

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Licence 1 - 1er semestre

Correction.

Note aux chargés de TD.

CyclesCPinstructionr01011

INIT1?5?

12lecture 10 r05

23ecriture r0 115

34stop

Figure1 - Simulation de la copie de valeur

Jeu d"instructions (simplifié)

Instructions plus avancées

Le résultat est placé dans le registrej.

1 Initialisation de la mémoire

1. Soit la valeur 8 contenue dans la case mémoire d"adresse 10. Recopier cette valeur à

Correction.

1lecture 10 r0

2ecriture r0 11

2. Sans connaître la valeur contenue à l"adresse 10, écrire 7à l"adresse 10.

Correction.

1valeur 7 r0

2ecriture r0 10

3. Sans connaître la valeur contenue à l"adresse 10, incrémenter cette valeur de 1.

Correction.

1lecture 10 r0

2valeur 1 r1

3add r1 r0

4ecriture r0 10

4. Soit une valeur quelconque,a, contenue à l"adresse 10. Initialiser la case d"adresse 11 à

Correction.

1lecture 10 r0

2valeur 2 r1

3mult r1 r0

4valeur 1 r1

5add r1 r0

6ecriture r0 11

5. Soit une valeur quelconque,a, contenue à l"adresse 10. Initialiser la case d"adresse 11 à

Correction.

1lecture 10 r0

2valeur 2 r1

3valeur 1 r2

4add r1 r2

5mult r2 r0

6ecriture r0 11

2 Trace de programme assembleur

2.1 Exemple de trace

Soit le programme ci-dessous :

1lecture 10 r0

2valeur 5 r2

3soustr r2 r0

4sautpos r0 8

5valeur 0 r0

6ecriture r0 11

7saut 9