Montador DAEDALUS - Instruções de Uso e Benefícios da Montagem de Código

Instruções de uso do montador DAEDALUS baseadas em texto extraído da monografia apresentada como trabalho de diplomação no curso de Bacharelado em Ciência da Computação por Luís Ricardo Schwengber sob orientação do Professor Raul Fernando Weber Porque usar um montador Quando a complexidade do conjunto de instruções de um computador ou o tamanho dos programas aumenta a correção de erros nos programas escritos em linguagem simbólica fica mais difícil No caso do modo de endereçamento direto usado por alguns dos processadores usados em nosso curso não é possível usar endereços simbólicos Ou seja não se pode fazer referência a posições de memória através de nomes É necessário utilizar os próprios endereços numéricos Nesses casos quando for necessário inserir instruções no meio do código para corrigir algum erro de programação todas as instruções que referenciam os endereços posteriores a esse ponto devem em geral serem modificadas Por outro lado com um montador podese associar nomes às instruções ou variáveis que são referenciadas pelas instruções Quando a posição dessas instruções ou variáveis é alterada o próprio montador encarregase de recalcular os endereços e acertar as referências a elas Além disso um montador representa uma ferramenta indispensável para se desenvolver programas com maior robustez e confiabilidade evitando erros que poderiam ocorrer se esse trabalho fosse realizado manualmente Além disso devese incorporar a esse montador recursos que tornem mais natural a tarefa de codificação da linguagem simbólica o que é feito através dos seguintes mecanismos Rótulos possibilidade da declaração de nomes que são usados para designar tanto valores de variáveisconstantes como instruções Um rótulo corresponde a uma posição de memória e substitui um endereço seja este de um operando ou um endereço de desvio Diretivas de montagem também denominadas de pseudoinstruções ou comandos do montador A maioria das diretivas são usadas para controlar a montagem do programa objeto e não geram código Esses comandos só atuam durante a montagem uma vez que durante a execução só podem ser executadas instruções do processador Outras diretivas são usadas para reservar espaço para variáveis ou definir constantes atribuindo nomes às mesmas Pode haver diferentes implementações de montadores para uma mesma arquitetura Entretanto em geral os mesmos mnemônicos são aceitos por todas as implementações de modo que a principal diferença entre as implementações está na quantidade e nos tipos de diretivas Formato de uma linha de código fonte Um programa fonte para o montador Daedalus é composto por uma série de linhas de código fonte cada linha contendo instruções ou diretivas do montador Linhas contendo instruções Uma linha de instrução que contém um mnemônico de uma instrução irá gerar exatamente uma instrução de máquina Seu formato geral apresenta vários campos Os colocados entre colchetes no formato abaixo são opcionais RÓTULO MNEMÔNICO OPERANDOS COMENTÁRIO 2 RÓTULO é um símbolo definido pelo usuário ao qual é atribuído o valor corrente do contador de programa e que é introduzido na tabela de símbolos do montador Um rótulo não pode ser redefinido e deve começar na primeira posição da linha coluna 1 e ser seguido por um caractere doispontos que não faz parte do rótulo Para criar rótulos veja as regras de formação de símbolos mais adiante MNEMÔNICO identifica uma instrução de uma das máquinas descritas Ahmes Ramses ou Cesar e corresponde a uma única instrução executável Deve ser colocado após o que segue o rótulo separado deste por pelo menos um espaço Se não houver rótulo na linha o mnemônico deve a direita da coluna 1 OPERANDOS pode conter zero ou mais operandos separados por delimitadores A quantidade de operandos depende da instrução especificada pelo mnemônico Os operandos devem ser separados do mnemônico por pelo menos um espaço COMENTÁRIOS deve começar com um pontoevírgula e termina com o caractere de nova linha Ele deve ser separado do campo a esquerda operandos ou mnenônico por pelo menos um espaço Linhas contendo diretivas Uma linha de diretiva também contém vários campos opcionais NOME DIRETIVA OPERANDOS COMENTÁRIO Diferente de um campo de mnemônico uma diretiva pseudoinstrução desenvolve alguma função durante o processo de montagem não produzindo qualquer código executável mas pode reservar e inicializar espaço de dados do programa Para criar os nomes usados nas diretivas veja as regras de formação de símbolos adiante Dentre as várias diretivas implementadas encontramse as seguintes Diretiva DB Função reserva um byte da memória permitindo opcionalmente inicializálo com um valor decimal ou hexadecimal Formato nome DB valorInicial Diretiva DW Função reserva dois bytes da memória uma palavra do processador César 16 bits permitindo opcionalmente inicializálos com um valor decimal ou hexadecimal Formato nome DW valorInicial 3 Diretiva DAB Função reserva um array de bytes da memória Tem duas formas com inicialização individual ou com a definição do tamanho do array No caso da inicialização individual podese indicar uma série de valores decimais ou hexadecimais Para a definição do tamanho devese especificar um número entre colchetes o que reservará um array onde todos os seus elementos serão inicializados com 0 zero Formato nomevariável DAB valor1valor2valorN ou nomevariável DAB númeroDeBytes Diretiva DAW Função reserva um array de palavras 16 bits da memória Tem duas formas com inicialização individual ou com a definição do tamanho do array No caso da inicialização individual podese indicar uma série de valores decimais ou hexadecimais Para a definição do tamanho devese especificar um número entre colchetes o que reservará um array onde todos os seus elementos serão inicializados com 0 zero Notar que independentemente da máquina utilizada o montador gerará as palavras usandose a notação big endian Formato nomevariável DAW valor1valor2valorN ou nomevariável DAW númeroDeWords Diretiva ORG Função Altera o valor do apontador de posição Após encontrar uma diretiva ORG o montador passa a colocar o código gerado a partir do endereço especificado pelo ORG Essa diretiva é útil por exemplo para separar a área de códigos da área de variáveis O montador toma o cuidado de emitir um aviso Warning sobre o fato de se estar ultrapassando o tamanho máximo da memória existente na máquina específica Formato ORG posiçãoMemória Símbolos e Constantes Um símbolo usado como rótulo de uma instrução ou nome nas diretivas que geram áreas de dados bem como para referenciar as mesmas nas instruções pode conter até 1024 caracteres mas é recomendável utilizar poucos para não comprometer a performance de gerência de strings As regras para a definição de um símbolo são O primeiro caractere não pode ser numérico Os outros caracteres podem ser az AZ 09 e sublinha Constantes são usadas na codificação de instruções e na definição de valores em diretivas Uma constante pode ser representada por um valor decimal escrito em sua forma natural ou então por um valor hexadecimal cujo primeiro dígito deve ser numérico 4 representado com o valor precedido pela letra H Nas diretivas DB DW DAB e DAW podem adicionalmente ser utilizados caracteres ASCII individuais entre apóstrofes como em A Exemplos MOV 15R0 LDR A 15 MOV H0ABC2002 DB 5 DB H1A DW 0 DW H2A1 DAB 10 H15 5 H0D DAW 65000 H0FFF DB A DB ABC DW A Implementação A interface básica oferece a possibilidade de edição de arquivos fonte que podem ser carregados de arquivos gravados anteriormente pelo montador ou escritos desde seu início Para obterse o mapa de memória gerado para uma máquina em específico basta escolher uma das opções disponíveis e clicar no botão para executar a montagem Figura 31 Edição e montagem de um arquivo fonte Na parte inferior da janela de edição existe um campo de saída onde o programa exibe avisos eventualmente gerados durante o processo de montagem Ele é muito útil na verificação de erros no texto em tempo de programação É possível visualizar o mapa de memória gerado através do menu Visualizar do montador sendo que se pode escolher valores decimais ou hexa decimais para sua apresentação A visualização do mapa de memória da máquina hipotética CESAR por ser de 64kbytes pode ser um tanto demorada mas é feita apenas após um processo de montagem 5 Após a montagem é gerado um arquivo mem que contém uma imagem de memória que pode ser carregado nos simuladores correspondentes sem a necessidade de configurações adicionais Figura 32 Carga do mapa de memória gerado num dos simuladores disponíveis Listagem da tabela de símbolos O montador além de gerar a imagem de memória para a carga nos simuladores correspondentes também gera um arquivo map onde é listada a tabela de símbolos e seus respectivos valores tanto em decimal quanto em hexa decimal Figura 33 Listagem da Tabela de Símbolos