Assembly Language for Intel-Based
Computers, 5th Edition
Kip Irvine
Capítulo 1: Conceitos básicos
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Revision date: June 3, 2006
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Conteúdo
•
•
•
•
Boas vindas à linguagem Assembly
Conceito de máquina virtual
Representação dos dados
Operações booleanas
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Examples
2
Boas vindas à linguagem Assembly
• Algumas questões
• Aplicações da linguagem Assembly
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Examples
3
Algumas Questões
•
•
•
•
•
•
Por que estudar linguagem Assembly?
Que base seria necessária?
O que é um assembler?
Que hardware/software necessito?
Que tipo de programas eu posso criar?
O que vou aprender?
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4
Outras questões (cont)
• Como uma linguagem assembly (AL) se relaciona a
uma linguagem de máquina?
• Como C++ e Java se relaciona com AL?
• AL é portável?
• Por que aprender AL?
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5
Aplicações da linguagem Assembly
• Alguns tipos representativos de aplicações:
•
•
•
•
Aplicação comercial para uma plataforma única
Driver de um dispositivo de Hardware
Aplicações comerciais para plataformas múltiplas
Sistemas embarcados & jogos por computador
(ver painel seguinte)
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6
Comparando ASM com linguagens de alto nível
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7
Seção seguinte
• Boas vindas à linguagem
Assembly
• Conceito de máquina virtual
• Representação dos dados
• Operações booleanas
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8
Conceito de máquina virtual
• Máquinas virtuais
• Níveis específicos de máquina
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9
Máquinas virtuais
• Tanenbaum: conceito de máquina virtual
• Analogia com linguagem de programação:
• Cada computador tem uma linguagem de máquina nativa
(linguagem L0) que roda diretamente no hardware
• Uma linguagem mais humanamente amigável é usualmente
construida acima da linguagem de máquina, chamada
linguagem L1
• Programas escritos em L1 podem ser executados em duas
formas :
• Interpretação – o programa L0 interpreta e executa
instruções em L1 um a um
• Tradução – o programa L1 é completamente traduzido para
um programa na linguagem L0, que então é executado no
hardware
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10
Traduzindo linguagens
English: mostra a soma de A vezes B mais C.
C++: cout << (A * B + C);
Linguagem Assembly :
mov eax,A
mul B
add eax,C
call WriteInt
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Linguagem de máquina Intel :
A1 00000000
F7 25 00000004
03 05 00000008
E8 00500000
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Examples
11
Níveis específicos de máquina
High-Level Language
Level 5
Assembly Language
Level 4
Operating System
Level 3
Instruction Set
Architecture
Level 2
Microarchitecture
Level 1
Digital Logic
Level 0
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(descriptions of individual levels
follow . . . )
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12
Linguagem de alto nível
• Nível 5
• Linguagens orientadas a aplicações
• C++, Java, Pascal, Visual Basic . . .
• Os programas são compilados para a
linguagem assembly (nível 4)
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13
Linguagem Assembly
• nível 4
• Mnemônicos de instruções em correspondência
um-a-um com as instruções em linguagem de
máquina
• Chama funções escritas no nível de sistema
operacional (nível 3)
• Os programas são traduzidos para a linguagem de
máquina (nível 2)
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14
Sistema operacional
• Nível 3
• Fornece serviços para os programas de nível 4
• São traduzidos e executados no nível de
arquitetura do conjunto de instruções
(instruction set architecture) (nível 2)
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15
Arquitetura do conjunto de instruções
(Instruction Set Architecture)
• Nível 2
• Também conhecido como linguagem de
máquina convencional
• Executado pelo programa no nível 1
(microarquitetura)
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16
Microarquitetura
• Nível 1
• Interpreta instruções de máquina convencional (nível 2)
• Executado pelo hardware digital (nível 0)
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Lógica Digital
•
•
•
•
•
Nível 0
CPU, construído de portas lógicas digitais
Barramento do sistema
Memória
Implementada usando transistores
next: Data Representation
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18
Próxima seção
• Boas vindas à linguagem
Assembly
• Conceito de máquina virtual
• Representação dos dados
• Operações booleanas
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19
Representação dos dados
• Números binários
• Tradução entre binário e decimal
• Adição binária
• Tamanhos de armazenamento de inteiros
• Inteiros Hexadecimais
• Tradução entre decimal e hexadecimal
• Subtração hexadecimal
• Inteiros com sinal
• Subtração binária
• Armazenamento de caractere
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20
Números binários
• Dígitos são 1 e 0
• 1 = verdadeiro
• 0 = falso
• MSB – bit mais significativo
• LSB – bit menos significativo
MSB
• Numeração de Bits:
LSB
1011001010011100
15
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0
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21
Números binários
• Cada dígito (bit) é 1 ou 0
• cada bit representa uma potência de 2:
1
1
1
1
1
1
1
1
27
26
25
24
23
22
21
20
Cada número
binário é uma
soma de
potências de 2
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22
Traduzindo binário para decimal
A notação posicional mostra como calcular o valor
decimal de número binário:
dec = (Dn-1  2n-1) + (Dn-2  2n-2) + ... + (D1  21) + (D0  20)
D = dígito binário
binário 00001001 = decimal 9:
(1  23) + (1  20) = 9
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23
Tradução de decimal sem sinal para binário
• Dividir repetidamente o inteiro decimal por 2. Cada
resto é um dígito binário no valor traduzido:
37 = 100101
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24
Adição binária
• Começando com o LSB, somar cada par de dígitos,
incluindo o vai-um (carry) se tiver.
+
bit position:
carry:
1
0
0
0
0
0
1
0
0
(4)
0
0
0
0
0
1
1
1
(7)
0
0
0
0
1
0
1
1
(11)
7
6
5
4
3
2
1
0
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25
Tamanhos de armazenamento de inteiros
byte
Tamanhos
padrões:
word
doubleword
quadword
8
16
32
64
Qual é o maior inteiro sem sinal que pode ser armazenado em 20 bits?
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Inteiros hexadecimais
Valores binários são representados em hexadecimal.
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27
Traduzindo binário para hexadecimal
• Cada dígito hexadecimal corresponde a 4 bits.
• Exemplo: Traduzir o inteiro binário
000101101010011110010100 para hexadecimal:
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28
Convertendo hexadecimal para decimal
• Multiplicar cada dígito pela sua potência de 16
correspondente:
dec = (D3  163) + (D2  162) + (D1  161) + (D0  160)
• Hex 1234 é igual a (1  163) + (2  162) + (3  161) + (4  160), ou
decimal 4,660.
• Hex 3BA4 é igual a (3  163) + (11 * 162) + (10  161) + (4  160), ou
decimal 15,268.
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29
Potência de 16
Usado para calcular valores hexadecimais até 8 dígitos:
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30
Convertendo decimal para hexadecimal
decimal 422 = 1A6 hexadecimal
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31
Adição hexadecimal
•
Divide a soma de dois dígitos pela base (16). O quociente se torna o
valor de vai-um (carry) e o resto é o dígito da soma.
36
42
78
28
45
6D
1
1
28
58
80
6A
4B
B5
21 / 16 = 1, rem 5
Habilidade importante: os programadores freqüentemente somam
e subtraem os endereços de variáveis e instruções.
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32
Subtração hexadecimal
• Quando um empréstimo é requerido do dígito à esquerda,
adicionar 16 (decimal) ao valor do dígito corrente:
16 + 5 = 21
-1
C6
A2
24
75
47
2E
Prática: O endereço de var1 é 00400020. O endereço da variável
seguinte após var1 é 0040006A. Quantos bytes são usados por var1?
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33
Inteiros com sinal
O bit mais à esquerda indica o sinal. 1 = negativo,
0 = positivo
sign bit
1
1
1
1
0
1
1
0
0
0
0
0
1
0
1
0
Negative
Positive
Se o dígito mais à esquerda de um inteiro hexadecimal é > 7,
o valor é negativo. Exemplos: 8A, C5, A2, 9D
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34
Formando os complementos de 2
• Números negativos são armazenados em notação
complemento de 2
Note que 00000001 + 11111111 = 00000000
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35
Subtração Binária
• Quando se subtrai A – B, converte B ao seu
complemento de 2
• Add A a (–B)
00001100
– 00000011
00001100
11111101
00001001
Prática: Subtrair 0101 de 1001.
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36
Como realizar:
•
•
•
•
•
O complemento de 2 de um inteiro hexadecimal
Conversão de binário com sinal para decimal
Conversão de decimal com sinal para binário
Conversão de decimal com sinal para hexadecimal
Conversão de hexadecimal com sinal para decimal
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37
Intervalos de inteiros com sinal
O bit mais à esquerda é reservado para o sinal. Isso limita o
intervalo:
Prática: Qual é o maior valor positivo que pode ser armazenado em 20 bits?
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38
Armazenamento de caracteres
• Conjunto de caracteres
•
•
•
•
Standard ASCII (0 – 127)
Extended ASCII (0 – 255)
ANSI (0 – 255)
Unicode (0 – 65,535)
• Cadeia terminada por zero
• Arranjo de caracteres seguido por um byte nulo
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39
Representação de dados numéricos
• Binário puro
• Pode ser calculado diretamente
• Binário em ASCII
• Cadeia de dígitos: "01010101"
• Decimal em ASCII
• Cadeia de dígitos: "65"
• Hexadecimal em ASCII
• Cadeia de dígitos: "9C"
next: Boolean Operations
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Seção seguinte
• Boas vindas à linguagem
Assembly
• Conceito de máquina virtual
• Representação dos dados
• Operações booleanas
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Operações Booleanas
•
•
•
•
•
NOT
AND
OR
Precedência de operadores
Tabela verdade
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42
Álgebra Booleana
• Baseada na lógica simbólica, projetada por George Boole
• Expressões booleanas criadas de:
• NOT, AND, OR
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43
NOT
• Inverte (reverte) um valor booleano
• Tabela verdade para o operador booleano NOT :
Digital gate diagram for NOT:
NOT
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44
AND
• Tabela verdade para o operador booleano AND:
Digital gate diagram for AND:
AND
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45
OR
• Tabela verdade para o operador booleano OR:
Digital gate diagram for OR:
OR
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46
Precedência de operadores
• Exemplos mostrando a ordem das operações:
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47
Tabela verdade (1 de 3)
• Uma função booleana tem uma ou mais entradas
booleanas e retorna uma única saída booleana.
• Uma tabela verdade mostra todas as entradas e
saídas de uma função booleana
Exemplo: X  Y
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48
Tabela verdade (2 de 3)
• Exemplo: X  Y
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49
Tabela verdade (3 de 3)
• Exemplo: (Y  S)  (X  S)
S
X
mux
Z
Y
Two-input multiplexer
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50
Resumo
• Linguagem Assembly ajuda a entender como o
software é construído nos níveis mais baixos
• Linguagem Assembly language tem relação um-a-um
com a linguagem de máquina
• Cada camada na arquitetura de computadores é uma
abstração de uma máquina
• Camada pode ser hardware ou software
• Expressões booleanas são essenciais para o projeto
do hardware e software de computadores
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51
54 68 65 20 45 6E 64
O que esses números representam?
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52