Introduzione

Linguaggio assembly è una forma leggibile dall’uomo del linguaggio nativo del calcolatore (linguaggio macchina); questo è formato da un insieme di 0 e 1 e viene eseguito dai processori per fare delle operazioni. Ogni architettura è definita in termini di set di istruzioni e di locazione degli operandi, noi ci concentriamo su ARMv7 (32 bit a parola).

I set di architetture, sono dialetti piuttosto che linguaggi, infatti ogni processore ha il proprio, ma tutti implementano alcune operazioni base (addiziona, sottrai, salta)

L’organizzazione dei registri, processore, memoria e ALU è chiamata micro-architettura.

Operandi

Gli operandi associano ad ogni “nome di variabile", una locazione fisica da cui prelevare i dati binari, che rappresentano il valore:

• #costante - Numero costante; può essere anche un numero in un altra rappresentazione. Per i numeri esadecimali mettiamo prima #0x.

• R0,…R12 - Registri utili, ovvero locazioni fisiche raggiungibili più facilmente e non salvate in memoria (ciò che viene salvato in memoria è più lento da raggiungere)

  • Registri temporanei:
    • R0 - Utilizzato per parametro/ valore di ritorno funzione / variabile temporanea
    • R1…R3 - Utilizzato per parametri / variabili temporanee
  • Variabili salvate (devono essere ripristinate al termine):
    • R4…R11
  • R12 - Utilizzato per variabile temporanea
  • R13 (SP) - Stack pointer
    • Punta alla testa dello stack; l’indirizzo di memoria dello stack (LIFO)
  • R14 (LR) - Link register
    • Mantiene l’indirizzo di ritorno dalle chiamate di procedura.
  • R15 (PC) - Program counter
    • Punta all’indirizzo dell’operazione successiva

• I registri sono pochi per i dati di un programma intero, si usa una memoria di lavoro:

  • E’ organizzata come un vettore di parole

  • Ogni byte di memoria ha un’indirizzo univoco (32 bit indirizzi e 32 bit parole)

  • Una parola da 32 bit, è formata da 4 byte da 8 bit ciascuno. ogni indirizzo di memoria è un multiplo da 4 byte (posizioni)

  • Il byte più significativo MSB e il meno significativo LSB, si trovano agli estremi:

    

• Per gestire la memoria (stack) ARM mette a disposizioni due operazioni LDR e STR:

  • LDR (LoaD Register) ⇒ carica il contenuto di una locazione specifica di memoria

    LDR R_dest, [registro, #offset]

    Lo spiazzamento (offset), può essere rappresentato da un’immediato o un registro. Nel caso di un registro, il valore di offset è dato dal valore contenuto in esso.

    Per il suo calcolo, possono essere usati il post-incremento e il pre-incremento:

    • Post-Incremento ⇒ LDR R_dest, [registro], valore
    • Pre-Incremento ⇒ LDR R_dest, [registro, valore]!

    LDRB → legge solo 1 byte dalla memoria

    

  • STR (STore Register) ⇒ memorizza il contenuto di un registro in una locazione di memoria

    STR R_source, [R_dest, #offset]

    L’indirizzo di memoria viene specificato da un registro base (destinazione) e un’offest.

    Come per il LDR è possibile il post e pre incremento:

    • Post-incremento ⇒ STR registro1, [registro2], valore
    • Pre-incremento ⇒ STR registro1, [registro2, valore]!

    

  • STRB → memorizza solo 1 byte del registro sorgente, nell’allocazione specificata

    

• Invece di utilizzare una word intera, tutti i numeri compresi tra [-128, 127] possono essere contenuti in 1 byte, grazie alla codifica ASCII.

  

  Per gestire la notazione esadecimale, e quindi le stringhe. si utilizzano le istruzioni per singoli byte in memoria:

  • LDRB ⇒ carica il byte in indirizzo 2 nella meno significativa
  • LDRSB ⇒ carica il byte in indirizzo 2 nella meno signficativa, mantendo il segno
  • STRB ⇒ memorizza il byte LSB del registro nel byte di indirizzo 3 in memoria

• Le memorie indirizzabili a byte hanno 2 convenzioni per il loro ordinamento dei byte, entrambe hanno il MSB a sinistra e il LSB a destra, ma gli dei singoli byte all’interno della parola sono diversi:
  • Big-endian: I byte vengono numerati partendo con 0 dal lato big, ovvero dal MSB
  • Little-endian: I byte vengono numerati partendo con 0 dal lato little, ovvero dal LSB

Operazioni

• @ è il simbolo per il commento

• MOV R_dest, #immediato | registro ⇒ Muove i dati da un registro a un’altro

• Istruzioni aritmetiche

  • ADD R_dest, registro, #immediato | registro ⇒ Somma valori
  • SUB R_dest, registro, #immediato | registro ⇒ Sottrazione valori

• Istruzioni logiche

  • AND R_dest, registro, #immediato | registro ⇒ Operazione and bit a bit
  • ORR R_dest, registro, #immediato | registro ⇒ Operazione or bit a bit
  • EOR R_dest, registro, #immediato | registro ⇒ Operazione xor bit a bit
  • BIC R_dest, registro, registro ⇒ (Bit Clear) R2 maschera in R3 i bit di R2
  • MVN R_dest, registro ⇒ (Move Not) complemento a due, nega ogni bit nella dest.