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-- Users.DeboraGiulivo - 18 Apr 2002


A cura di Debora Giulivo e Sara Moggi


                      *CLASSIFICAZIONE DELLE ARCHITETTURE*

In riferimento al modo in cui la CPU manipola gli oggetti nell&#8217;elaborazione è possibile individuare quattro principali classi:


   * Modello a stack (pila)
   * Modello memoria-memoria
   * Modello registri-memoria
   * Modello registri-registri

Il modello a stack tipico degli anni &#8217;60-&#8216;70 (modelli BURROGH B550 e HEWLETT PACKHARD 3000) si diffuse grazie all&#8217;uso di operazioni implicite (es. istruzione ADD) 
svantaggio: eccessivo uso della pila.

Con il modello memoria-memoria tutte le operazioni avvengono tra operandi in memoria e i risultati vengono posti in essa. Con un&#8217;operazione vengono specificate le locazioni di memoria dei due operandi e del risultato.
 svantaggio: l&#8217;accesso in memoria richiede più tempo rispetto all&#8217;accesso ai registri in quanto tutte le operazioni sono sincronizzate.

Un altro modello denominato registri-memoria (es. ACCUMULATORE) tipicamente le operazioni avvengono tra il contenuto di un registro e quello di una cella di memoria con il risultato di un codice abbastanza compatto.
svantaggio: il codice stesso è poco flessibile, si perde infatti &#8220;libertà di movimento&#8221;.

 Infine il modello registri-registri con cui si hanno &#8220;tanti&#8221;( al massimo 32)  registri ad uso generale, equivalenti tra loro. Per ottenere dei vantaggi con questo modello si mantengono gli operandi nei registri per tutto il tempo che serve , altrimenti si effettuerebbe un&#8217;operazione in più rispetto al modello precedente.

                    *ORDINAMENTO ED ALLINEAMENTO*

   * Ordinamento:
Se si considera una parola composta da 4 bytes, il suo indirizzo verrà specificato rispetto al primo byte.
Diversamente accade nel modello CDC 6600. Infatti, le parole sono composte da 60 bit divisi in 10 gruppi da 6 bit, e il loro indirizzo non fa riferimento al byte. Questa struttura risulta problematica se si vuole accedere a più sottogruppi di bit o a un singolo bit. Ciò viene effettuato tramite una procedura detta mascheramento che permette di isolare le informazioni che interessano.

es:

               %DRAWING{tabella1}%

ogni quadratino rappresenta un gruppo da 6 bit. Se voglio far riferimento ai due gruppi evidenziati, creerò una maschera così definita:


               %DRAWING{tabella2}%

Si possono distinguere due organizzazioni principali a byte:


   * Little Endian  (Architetture INTEL)
   * Big Endian    ( Architetture MOTOROLA 680x0)
 

Little Endian 

              %DRAWING{tabella3}%

Il byte che dà l&#8217;indirizzo della parola è il meno significativo di quest&#8217;ultima.

Big Endian 

               %DRAWING{tabella4}%  


Il byte che dà l&#8217;indirizzo della parola è il più significativo di quest&#8217;ultima.

Esistono poi architetture di tipo BI-ENDIAN (es Power PC)le quali, a seconda del valore di un particolare bit, diventano Big Endian o Little Endian.

Non si può stabilire quale sia il modo migliore di ordinamento.

Allineamento:
Non sempre le parole sono formate da due bytes

Es1:

                        %DRAWING{tabella5}% 
         
         


se voglio memorizzare 1 byte, 1 half word e 1 byte senza sprecare memoria otterrò:


              %DRAWING{tabella6}%
      
                   
1 byte                1 half-word                  1 byte


In questo modo però si perde l&#8217;allineamento e quindi è possibile accedere alle varie parti se esistono delle direttive specifiche. 
In Spim troviamo  la direttiva .align che stabilisce ad esempio la modalità di indirizzamento.


Es2:
un altro esempio di parola non allineata. La parola è posizionata in due locazioni di memoria non consecutive.


                  %DRAWING{tabella9}%


In questo caso l&#8217;allineamento prevede una rete opportuna che permette di trasferire parole non allineate.

  *DIFFERENZE SECONDO L&#8217;ALLINEAMENTO NELLE ARCHITETTURE RISC E CISC*



Nelle RISC  troviamo le parole allineate
Nelle CISC è possibile trovare istruzioni non allineate anche se si cerca di evitarlo


                      *IL LINGUAGGIO ASSEMBLER*

Istruzioni ---> stringhe binarie

In linguaggio assembler
Istruzioni ---> codifica-mnemonica delle istruzioni macchina

Il linguaggio assembler (più propriamente detto Assembly) è un linguaggio a basso livello, che rispecchia quindi l&#8217;architettura della macchina. Anche se i linguaggi assembler tra di loro hanno delle caratteristiche comuni, sono fortemente legati alla macchina per cui sono stati progettati. 
L&#8217;_ASSEMBLATORE_ (o Assembler) traduce le istruzioni in linguaggio assembler in istruzioni in linguaggio macchina ed è proprio questo programma che gestisce codici operativi, registri ed etichette  permettondo di usare una simbologia più chiara  e più semplice.
I programmi possono esserre divisi in moduli tradotti e scritti separatamente. 

Ogni modulo sorgente o segmento di programma scritto in assembler è passato all&#8217;assemblatore che lo traduce in modulo oggetto (codice oggetto istruzioni macchina + informazioni aggiuntive) non ancora eseguibile.
Come citato prima l&#8217;assemblatore divide il programma in vari moduli ma non è in grado di crearne un unico eseguibile. Si usa per questo scopo un altro programma (*LINKER*) che tiene conto delle librerie di funzioni messe in gioco dai moduli oggetto e crea un unico modulo eseguibile.

Riassumendo:


                     *COMPITI DELL'ASSEMBLATORE*

   * leggere il modulo sorgente
   * tradurre istruzioni da linguaggio assembler a linguaggio   macchina
   * aggiungere informazioni che servono a collegare diversi moduli oggetto e funzioni di libreria


                          *COMPITI DEL LINKER*
   * ricerca funzioni libreria citate
   * determina indirizzi di memoria da ciascun modulo che il codice macchina dovrà occupare e le trasla ( o riloca)  in indirizzi assoluti
   * risolve i riferimenti ad altri moduli
Nel caso di programmi ad alto livello si può passare attraverso un altro modulo detto _COMPILATORE_ il quale da&#8217; origine a due uscite distinte:
         programma in linguaggio assembler
      oppure
         programma oggetto

I programmi assembler possono derivare o dal compilatore o dalla programmazione umana.
Il compilatore effettua un lavoro diverso dall&#8217;assemblatore: 
   * esegue automaticamente le istruzioni 
   * trasferisce sequenzialmente in memoria i dati 
Il programmatore a differenza del compilatore 
   * mantiene una visione globale dell&#8217;organizzazione della macchina 
   * ha la possibilità di lavorare su una specifica architettura
   * ha una comprensione migliore degli algoritmi
Non si può stabilire se sia più conveniente programmare direttamente in linguaggio assembler o se programmare ad alto livello e poi compilare. Si può invece prediligere l&#8217;uno rispetto l&#8217;altro in base alle esigenze. 

*PIC* (Position Independent Code)
Permette la rilocazione facilitata:
evita modalità di indirizzamento assoluto à  indiruizzamento interno alla sessione
Grazie ad esso riesco a posizionarmi in qualunque posto
Rif. assoluto à Salta alla locazione XYZ  ( + vincolante)
Rif. PIC à Salta di 20 posizioni rispetto all&#8217;attuale

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