aula_4

Conjunto de instruções e modos de
endereçamento
aula 4
Profa. Débora Matos

Conjunto de Instruções
A = ((B + C) x D + E –F)/(G x H)
A – H – denotam posições da memória –
endereços
As arquiteturas possuem as seguintes
operações aritméticas:
ADD – para soma
SUB – para subtração
MUL – para multiplicação
DIV - para divisão

Arquitetura de 4 endereços
A = ((B + C) x D + E –F)/(G x H)
OP E1 E2 E3 E4
Endereço Instrução Comentário
e1 ADD B C A e2 Soma B com C, salva resultado em A
e2 MUL A D A e3 Multiplica A por D, salva resultado em A
e3 ADD A E A e4 Soma A com E, salva resultado em A
e4 SUB A F A e5 Subtrai F de A, salva resultado em A
e5 DIV A G A e6 Divide A por G, salva resultado em A
e6 DIV A H A e7 Divide A por H, salva resultado em A
e7 HALT Fim do programa

Arquitetura de 4 endereços
Que tipo de instruções não são
necessárias no modelo de
arquitetura com 4 endereços?

Arquitetura de 3 endereços
Surgiu a necessidade de se utilizar um
registrador específico para controlar
o endereço da próxima instrução:

Arquitetura de 3 endereços
Surgiu a necessidade de se utilizar um
registrador específico para controlar
o endereço da próxima instrução:
PC – program counter

Arquitetura de 3 endereços
A = ((B + C) x D + E –F)/(G x H)
OP E1 E2 E3
Endereço Instrução Comentário
e1 ADD B C A Soma B com C, salva resultado em A,
incrementa PC
e2 MUL A D A Multiplica A por D, salva resultado em A,
incrementa PC
e3 ADD A E A Soma A com E, salva resultado em A,
incrementa PC
e4 SUB A F A Subtrai F de A, salva resultado em A,
incrementa PC
e5 DIV A G A Divide A por G, salva resultado em A,
incrementa PC
e6 DIV A H A Divide A por H, salva resultado em A,
incrementa PC
e7 HALT Fim do programa

Arquitetura de 3 endereços
Quais as vantagens e desvantagens da arquitetura de 3
endereços para a arquitetura de 4 endereços?
Vantagens:
Redução do tamanho da instrução -> redução do tamanho da
memória;
Desvantagens:
Necessidade de instruções explicitas de desvio (como JUMP e
BRANCH);
Não permite mais executar simultaneamente uma
instrução de manipulação de dados e uma instrução
de desvio do fluxo de programa.

Arquitetura de 3 endereços
Quais as vantagens e desvantagens da arquitetura de 3
endereços para a arquitetura de 4 endereços?
Vantagens:
Redução do tamanho da instrução -> redução do tamanho da
memória;
Desvantagens:
Necessidade de instruções explícitas de desvio (como JUMP e
BRANCH);
Não permite mais executar simultaneamente uma instrução
de manipulação de dados e uma instrução de desvio do fluxo
de programa.

Arquitetura de 2 endereços
A economia de memória e a obrigatoriedade de
desenvolvimento de programas sequencias compensam o
grau de liberdade as instruções com 4 endereços;
No entanto, instruções de 3 endereços ainda consomem
muita memória;
Observando-se os programas de 3 instruções, muitas das
vezes, um dos operandos fonte é o mesmo operando
destino. Simplificando-se essa arquitetura, tem-se
arquiteturas de 2 endereços.

Arquitetura de 2 endereços
OP E1 E2
E1 e E2 – indicam a localização dos dois operandos fontes;
E1 – indica também a localização do operando destino;
Não são mais possíveis instruções com 3 operandos
distintos.
O que muda agora?

Arquitetura de 2 endereços
OP E1 E2
Maior redução das instruções;
Pode requerer 2 instruções para apenas 1
instrução da arquitetura com 3 endereços;
Introduz Introduz uma restrição: o resultado é armazenado
em um dos operandos fonte, perdendo o dado
anterior deste operando;
Que grupos de instruções foram necessárias
agora?

Arquitetura de 2 endereços
A = ((B + C) x D + E –F)/(G x H)
OP E1 E2
Endereço Instrução Comentário
e1 MOV A B Move B para A
e2 ADD A C Soma A com C, resultado em A
e3 MUL A D Multiplica A por D, resultado em A
e4 ADD A E Soma A com E, resultado em A
e5 SUB A F Subtrai F de A, resultado em A
e6 DIV A G Divide A por G, resultado em A
e7 DIV A H Divide A por H, resultado em A
e8 HALT Fim do programa

Arquitetura de 1 endereço
Com a criação de registradores especiais, pode-se
reduzir ainda mais o número de endereços,
criando-se as arquiteturas de 1 endereço;
OP E1
E1 indica a localização de um operando de
memória, normalmente 1 dos operandos fontes
da operação;
O outro operando é o acumulador (AC);
O acumulador assume os papéis de um dos
operandos fonte e do operando destino.

Arquitetura de 1 endereço
OP E1
Agora as instruções de movimentação precisam
ser subdivididas de acordo com o sentido da
transferência:
Da memória para o acumulador (LDA – LoaD
acumulator)
Do acumulador para a memória (STA – STore
Acumulator)

Arquitetura de 1 endereço
A = ((B + C) x D + E –F)/(G x H)
OP E1
Endereço Instrução Comentário
e1 LDA B Move B para o acumulador
e2 ADD C Soma Acumulador com C, resultado no acumulador
e3 MUL D Multiplica acumulador por D, resultado no acumulador
e4 ADD E Soma acumulador com E, resultado no acumulador
e5 SUB F Subtrai F do acumulador, resultado no acumulador
e6 DIV G Divide acumulador por G, resultado no acumulador
e7 DIV H Divide acumulador por H, resultado no acumulador
e8 STA A Armazena acumulador no endereço H
e9 HALT Fim do programa

Arquitetura de 1 endereço
A grande vantagem deste tipo de arquitetura está
na economia de acessos a memória, realizando
basicamente operações com o acumulador;
Este é o papel dos registradores locais, as
arquiteturas atuais apresentam vários
registradores de uso geral com essa mesma
finalidade.

Arquitetura de zero endereços
OP
Não existe nenhuma referência explícita à
endereços de memória onde estejam localizados
os operandos;
A A solução nesse caso é usar uma pilha: os
operandos são sempre retirados do topo da pilha.
Duas instruções manipulam a pilha: PUSH E POP
PUSH – insere um dado no topo da pilha
POP – remove o dado no topo da pilha

Arquitetura de zero endereços
A = ((B + C) x D + E –F)/(G x H)
Endereço Instrução Comentário
e1 PUSH H Coloca H no topo da pilha
e2 PUSH G Coloca G no topo da pilha
e3 PUSH F Coloca F no topo da pilha
e4 PUSH E Coloca E no topo da pilha
e5 PUSH D Coloca D no topo da pilha
e6 PUSH C Coloca C no topo da pilha
e7 PUSH B Coloca B no topo da pilha
e8 ADD Topo da pilha recebe B + C (B e C são retirados da pilha)
e9 MUL Topo recebe (B+C) * D
e10 ADD Topo recebe (B+C) * D + E
e11 SUB Topo recebe (B+C) * D + E - F
e12 DIV Topo recebe ((B+C) * D + E – F )/ G
e13 DIV Topo recebe ((B+C) * D + E – F )/ G * H
e14 POP A Topo da pilha é armazenado em A
e15 HALT Fim do programa

Trata-se de um computador hipotético;
Características:
Computador Neander
Largura de dados e endereços de 8 bits;
Dados representados em complemento de 2;
Possui 1 acumulador de 8 bits;
Possui 1 apontador de programas de 8 bits (PC);
1 registrador de estados com 2 códigos de condição:
negativo (N) e zero (Z);

Modos de endereçamento do Neander
O Neander só possui um modo de
endereçamento, o modo direto;
O endereço passado na instrução corresponde o
endereço de memória do operando;
Nas instruções de desvio, o endereço contido na
instrução corresponde à posição de memória onde
está a instrução a ser executada.

N (negativo):
1 – resultado é negativo
0 – resultado é positivo (zero é considerado positivo)
Z (zero)
Códigos de condição
1 – resultado é igual a 0;
0 – resultado é diferente de 0;
As instruções que alteram os códigos de condição
são as instruções lógicas e aritméticas: ADD, NOT,
AND, OR e a instrução LDA.

Conjunto de instruções do Neander
Código Instrução Comentário
0000 NOP Nenhuma operação
0001 STA end Armazena acumulador – (store)
0010 LDA end Carrega acumulador – (load)
0011 ADD end Soma
0100 OR end “ou” lógico
0101 AND end “e” lógico
0110 NOT Inverte (complementa) acumulador
1000 JMP end Desvio incondicional (jump)
1001 JN end Desvio condicional (jump on negative)
1010 JZ end Desvio condicional (jump on zero)
1111 HLT Término da execução (halt)

Modos de endereçamento do Neander
end – endereço direto
Nas instruções STA, LDA, ADD, OR e AND, end
corresponde ao endereço do operando.
Nas Nas instruções JMP, JN e JZ, end corresponde ao
endereço de desvio.

Conjunto de instruções do Neander
Instrução Comentário
NOP Nenhuma operação
STA end MEM(end)

Formato das instruções
As instruções são formadas por um ou dois bytes,
ou seja, ocupam 1 ou 2 posições da memória;
7 4 3 0
Código da instruçãoo Não usado
Endereço direto
No Neander as instruções de 2 bytes são aquelas
que fazem referência à memória.

Exercícios sobre o Neander
Para todos os programas considere:
Início do programa – posição 0 (0H)
Início dos dados – posição 128 (80H)
1) Faça um para subtrais duas variáveis de 8 bits
representadas em complemento de 2.
posição 128: minuendo
posição 129: subtraendo
Posição 130: resultado

Exercícios sobre o Neander
2) Determine qual o maior de 3 variáveis positivas
de 8 bits representadas em complemento de 2 e
armazenadas em posições consecutivas de
memória. O resultado (a maior variável) deve
aparecer na posição de memória consecutiva às
ocupadas pelas variáveis na área reservada aos
dados.

Exercícios sobre o Neander
3) Faça um programa que determine a ocorrência de
overflow na soma de duas variáveis. As variáveis
são de 8 bits em complemento de dois e estão
armazenadas em posições consecutivas de
memória (128 e 129). O resultado da soma
também em 8 bits deve aparecer na primeira
posição livre (130) e o overflow deve ser indicado
da seguinte forma:
Posição 131: conteúdo = 0H – não ocorreu overflow
conteúdo = FFH – ocorreu overflow

Modos de
endereçamento

Modos de endereçamento
Imediato
Direto
Indireto
Registrador
Registrador Indireto
Deslocamento (Indexado)
Pilha

Endereçamento Imediato
O operando vem como parte da instrução
Ex. ADD 5
Adiciona 5 ao conteúdo do acumulador
5 é um operando que vem no campo de endereço
da instrução
Nenhum acesso a memória é necessário
Rápido
Intervalo de definição dos operandos é limitado

Endereçamento Imediato

Endereçamento Direto
O campo de endereço contém o endereço do
operando
Ex. ADD A
Procura na posição A da memória pelo operando;
Adiciona o conteúdo da posição A na memória ao
acumulador;
Um único acesso a memória na busca do operando;
Não há necessidade de cálculos adicionais para
encontrar o endereço efetivo;
Espaço de endereçamento limitado pelo campo.

Endereçamento Direto

Endereçamento Indireto
O Campo de endereço aponta para uma posição
de memória que contém o endereço do operando;
Endereço Efetivo EE = Conteúdo da posição (A)
Ex. ADD (A)
Busca em A, encontra o endereço do operando (A)
e busca em (A) pelo operando
Adiciona o conteúdo do endereço efetivo ao
acumulado

Endereçamento Indireto

Endereçamento por registrador
Operando se encontra em um registrador
indicado no campo de endereço da instrução
EE = R
Número de registradores limitado
O campo de endereço não necessita ser grande
Pequenas instruções
Busca da instrução mais rápida

Endereçamento por registrador
Não há acesso a memória
Execução muito rápida
Espaço de endereçamento muito limitado
Mais registradores contribui com o
desempenho
Requer bons compiladores ou boa programação
assembly

Endereçamento por registrador

Endereçamento por registrador indireto
Endereçamento Indireto
EE = (R)
O operando está na posição de memória apontada
pelo do registrador indicado no campo de
endereçamento;
Espaço de endereçamento (2 n )
Um acesso a memória

Endereçamento por registrador indireto

Endereçamento por deslocamento
O operando se encontra na memória em uma
posição deslocada com relação ao endereço
fornecido no campo de endereço
EE = A + (R)
O campo de endereço pode ter dois valores
A = Guarda o endereço de base
R = Guarda o conteúdo do deslocamento
ou o contrário
O registrador pode ser um registrador default
(economia de bits na instrução)

Endereçamento por deslocamento

Endereçamento por deslocamento

Endereçamento por deslocamento
Os três usos mais comuns do endereçamento por
deslocamento são:
Endereçamento relativo (PC)
Endereçamento registrador-base
Endereçamento indexado

Endereçamento relativo
Uma versão do endereçamento indexado
R = Contador de programa, PC
EE = A + (PC)
O operando se encontra deslocado do valor
indicado no campo de endereço da instrução, com
relação ao endereço apontado por PC

Endereçamento registrador-base
Idêntico ao endereçamento por deslocamento
A contém o deslocamento
R contem o endereço de base
R pode ser implícito ou explícito
Ex. registradores de segmento no 80x86

Endereçamento indexado
A = Base
R = Deslocamento
EE = A + R
Uso em acesso a arrays
EE = A + R
R++

Indexação indireta
Pós-indexação: indexação feita depois do
endereçamento indireto
EE = (A) + (R)
Pré-indexação: indexação feita antes do
endereçamento indireto
EE = (A+(R)

Endereçamento de pilha
O operando é o topo da pilha
Ex.
ADD - desempilha e adiciona os dois itens do topo
da pilha.