Přidání poznámek z POT k jazyku symbolických adres

KIV POT/05. Assembler.md

@@ -0,0 +1,222 @@
+# Jazyk symbolických adres
+
+**Proč programovat v JSA?**
+- překladače vyšších jazyků nemusí umět využít speciální vlastnosti procesoru
+- může být nutné napsat část kódu jinak, než jej generuje překladač
+- možnost vytvořit optimalizovaný kód ???
++ cvičné důvody - programátor se musí důkladně seznámit s daným procesorem
+
+**Program v JSA vs. strojový kód**
+- program v JSA
+	- používá symbolické názvy instrukcí
+	- používá symbolické adresy operandů
+- strojový kód = program přeložený do binární podoby
+	- obsahuje binární kódy instrukcí
+	- obsahuje absolutní adresy operandů
+	+ jediná forma programu, kterou umí procesor přímo zpracovat
+	+ velmi obtížné na úpravy a obtížně srozumitelné
+
+**Symbolická adresa**
+- nahrazuje ve zdrojovém kódu skutečnou (absolutní) adresu
+- převod provede překladač + sestavovací program
+- programátor nemusí znát skutečné umístění proměnné v paměti
+- obsahuje
+	- **hodnotu** - adresu, kterou reprezentuje
+	- **obsah** - obsah paměťového místa (bytu, slova, ...) na které odkazuje
+- použití
+	- **návěští** - cílová adresa skoku nebo volání procedury
+	- **proměnná** - adresa pro manipulaci s daty
+- může být
+	- **absolutní** - hodnota je známá při překladu (může ji určit assembler)
+	- **relativní** - hodnotu určí linker (sestavovací program) při sestavování
+
+**Překlad a sestavení programu**
+- program je sestaven z jednoho nebo více modulů
+- moduly se překládají samostatně
+- přeložené (relativní) moduly se spojí sestavovacím programem do výsledného souboru
+
+**Relativní a absolutní cesty**
+- v realtivních modulech adresy počítány od začátku modulu
+- v sestaveném programu adresy počítány od začátku paměti
+
+**Zápis programu**
+- program se zapisuje do 4 sloupců
+- některá pole je možno vynechat
+- každá řádka obsahuje jednu **instrukci**, **direktivu** nebo **rozvinutí makra**
+- sloupce
+	- návěští - definuje symbolickou adresu
+	- operace - symbolický název instrukce nebo direktivy
+	- operandy - operandy instrukce nebo parametry direktivy
+	- komentář - nepovinný, oddělen středníkem
+
+### Instrukční soubor
+
++ instrukce dělitelné do několika skupin
+
+**Přesuny dat**
+- operandy typu B, W, L
+	- B = byte (8 bitů)
+	- W = word (16 bitů)
+	- L = long (32 bitů)
+- přesuny
+	- `paměť ↔ registr`
+	- `registr ↔ registr`
+	- `přímý operand → registr`
+- lze použít různé adresní módy
+- přesuny nastavují příznakové bity
+
+**Aritmetické operace**
+- operandy typu B, W, L.
+- operace
+	- `registr * registr → registr`
+	- `přímý operand * registr → registr`
+- sčítání, odčítání, inkrement, dekrement
+- dekadická korekce
+- násobení (8 × 8 → 16), (16 × 16 → 32), signed/unsigned
+- dělení (16 : 8 → 8 + 8), (32 : 16 → 16 + 16)
+
+**Porovnání**
+- operandy typu B, W, L
+- operace
+	- `registr * registr`
+	- `přímý operand * registr`
+ - formálně provede odečtení operandů (ale neuloží výsledek)
+- použití obvykle s následnou instrukcí `BCC`
+
+**Logické operace**
+- operandy typu B, W, L.
+- operace
+	- `registr * registr → registr`
+	- `přímý operand * registr → registr`
+- logický součet (OR), součin (AND), nonekvivalence (XOR), negace (NOT)
+
+**Bitové operace**
+- nastavení, nulování, negace bitu.
+- operace typu
+	- `Carry * bit → Carry`
+	- `Carry * bit → bit`
+- operandy typu byte v registrech nebo v paměti
+- bitové operace v paměti jsou typu Read – Modify – Write
+
+**Posuvy a rotace**
+- operandy typu B, W, L v registrech
+- rotace s `Carry` nebo bez `Carry`
+
+**Skoky** (JMP, JSR)
+- přímá nebo nepřímá adresa
+
+**Podmíněné skoky**
+- relativní adresa 16 nebo 8 bitů
+- signed, rozsahy <`PC`-32768, `PC`+32766> resp. <`PC`-128, `PC`+126>
+
+**Řidící instrukce**
+- uložení registrů CCR a EXR do paměti, resp. přečtení z paměti
+- instrukce pro ladicí přerušení TRAPA
+- návrat z přerušení RTE
+- přechod do režimu sníženého odběru (SLEEP)
+
+### Direktivy
+
+- povely pro překladač
++ definice sekcí (segmentů)
++ definice dat a symbolů
++ makra
++ podmíněný překlad
++ ...
+
+### Modul
+
+**Struktura**
+- modul obsahuje jednu nebo více sekcí (segmentů)
+- každá sekce má nezávislé adresování od svého začátku
+- pořadí sekcí ve zdrojovém souboru není podstatné - upraví se při sestavení
+
+**Základní typy sekcí**
+- datová
+	- obsahuje inicializovaná data programu
+- kódová sekce
+	- obsahuje kód programu
+- další sekce
+	- neinicializovaná data, zásobník, přerušovací vektory, ...
+
+**Definice sekce**
+- hlavička
+	- standardní sekce GNU as a ld
+		- `.data [subsekce]`
+		- `.text [subsekce]`
+	- libovolné další sekce
+		- `.section jméno`
+
+**Počítadlo adres**
+- každá sekce má (při překladu) samostatné počítadlo adres (PLC - Programm Location Counter)
+- není-li určeno jinak, inicializuje se PLC na 0 na začátku sekce
+- možnosti nastavení PLC
+	- `.org výraz` - nastaví PLC na hodnotu `výraz`
+	- `.align uložení` - nastaví PLC na hodnotu `MOD(2^uložení)`
+- všechny adresy jsou vztaženy k začátku sekce
+
+**Sestavení sekcí a modulů**
+- sestavovací program spojí stejné sekce (popř. subsekce) dohromady
+
+**Definice symbolů**
+- definice a přiřazení hodnoty symbolu
+	- `.equ symbol, výraz`
+	- `symbol = výraz`
+- nevyhrazuje místo v paměti
+- platnost symbolu omezena na modul, kde je definován
+- hodnotu nelze měnit
+
+**Definice dat**
+- definice místa pro proměnnou
+	- `[návěští] .space položky`
+		- `návěští` - symbolická adresa
+		- `položky` - počet položek
+	- vyhradí v paměti místo určené délky (počtu bytů)
++ definice proměnné s počáteční hodnotou
+	- `[návěští] .byte výrazy`
+	- `[návěští] .word výrazy`
+	- `[návěští] .long výrazy`
+	- `[návěští] .ascii řetězec`
+	- `[návěští] .asciz řetězec`
+	- `návěští` - symbolická adresa
+	- `výrazy` - obsah jednotlivých položek
+	- vyhradí v paměti místo, jehož obsah je dán jednotlivými výrazy
+- je-li návěští uvedeno, odpovídá jeho hodnota adrese 1. bytu dat
+
+**Sdílení dat mezi moduly**
+- symboly platí pouze v modulu, kde jsou definované
+- rozšíření platnosti (export)
+	- `.global symboly`
+- použití symbolů z jiného modulu (import)
+	- `.extern symboly`
+- `symboly` - exportované symboly oddělené čárkou
+- lze použít pouze pro symboly definované jako návěští (ne `.equ`)
+
+### Makra
+
+- umožňují definovat část programu, která bude použita na více místech
+
+```
+.macro jméno argumenty
+    tělo makra, jednotlivé instrukce
+.endm
+```
+
+- `argumenty` - seznam symbolických argumentů, v těle se referují s `\` na začátku
+- rozvinutí makra vloží tělo makra do daného místa programu
+
+**Lokální symboly**
+- je-li v makru definován symbol, vznikají při vícenásobném rozvinutí problémy
+- je potřeba jej definovat jako lokální - `LOCAL symboly` (oddělené čárkou)
+- překladač vytvoří v každém rozvinutí unikátní jméno
+- před použitím `LOCAL` je potřeba použít direktivu `.altmacro`
+
+**Makra vs. procedury**
+- použití makra
+	- kód makra je v paměti pro každé rozvinutí
+	- bez dodatečného zpoždění pro `JSR`, `RTS`, přenos parametrů, ...
+- použití procedury
+	- výkonná část je v paměti pouze jednou
+	- dodatečné zpoždění pro `JSR`, `RTS`, ... (pomalejší než makro)
+- makro obvykle rychlejší
+- procedura obvykle úspornější