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Cours 6 - LI221 - Automne 2012
23 octobre 2012
1 Uniformit et structuration de la mmoire
La mmoire est uniforme. La mmoire, modlise par un tableau de
mots de 4 octetsadressable en octets, stocke sous forme de suite
doctets tout ce qui est ncessaire lex-cution dun programme. Cette
uniformit est ce qui confre lordinateur (machine deVon Neumann) son
universalit : les traitements excuts par le processeur sont
prcablsmais lagement de traitements est infini.
La mmoire est structure. Un programme nest pas le seul objet
prsent en mmoire,il y a les donnes et programmes de lOS,
ventuellement dautres utilisateurs de la ma-chine. Il faut pouvoir
protger :
les informations du systme vis--vis des programmes utilisateurs
les diffrents types dinformations au sein dun mme programme les
programmes vis vis dautres programmes
Pour protger les informations systme vis--vis des programmes
utilisateur, la mmoireest dcoupe en deux zones distinctes :
1. celle rserve au systme (OS), on ne peut y accder quavec des
instructions sp-ciales utilisables seulement en mode
superviseur/super utilisateur,
2. celle rserve aux utilisateurs dont laccs nest pas
restreint.
En MIPS, ces deux zones sont distingues par leur adresse :
1. zone users : 0x00000000 0x7FFFFFFF2. zone system : 0x80000000
0xFFFFFFFFPour protger les diffrents types dinformations au sein
dun mme programme,
celles-ci ne sont pas ranges au mme endroit en mmoire. Les
diffrents types din-formations dun programme sont regroups en zones
distinctes appeles segments. Unsegment est un espace dadressage
contig muni dune taille maximale dans lequel sontstockes les
informations de mme nature.
Un programme possde au moins 3 segments comme illustr sur la
figure 1 :
1. segment de code : il contient les instructions codes en
binaire selon lISA du pro-cesseur
-
pile
segment de
donnees
segment de
codesegment de
FIGURE 1 Reprsentation des 3 segments mmoire associs tout
programme lors deson excution
2. segment de donnes : il contient les donnes codes en binaire
selon leur type etcorrespond aux variables globales
3. segment de pile : cest une mmoire temporaire alloue la
demande au cours delexcution pour stocker les variables locales,
les contextes dexcution des sous-programmes et leurs paramtres
dappel.
2 Programmation assembleur
2.1 Niveaux de programmation et traduction de programmes
Il existe diffrents niveaux de programmation qui correspondent
aux diffrents ni-veaux dabstraction des traitements excuter :
programmation de haut niveau, langagedassemblage, programme
binaire.
Traduction programme haut niveau programme assembleur La
traduction entreprogramme de haut niveau et langage dassemblage est
ralise par un compilateur. Lesinstructions de haut niveau sont
traduites en une suite dinstructions assembleur. Lesregistres sont
utiliss pour raliser les traitements.
Traduction programme assembleur programme binaire excutable La
traductionassembleur-binaire ou lassemblage ralise la traduction
binaire des instructions. Elle n-cessite 2 phases :
1. Traduction en binaire et assignation des adresses
dimplantation
2. Rsolution des adresses : les tiquettes dans les instructions
sont converties enadresses absolues ou relatives (champ des sauts
conditionnels/inconditionnels).
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2.2 Programmation assembleur et structuration dun fichier asm
MIPS
On peut crire des programmes directement en assembleur. Il faut
alors dcrire lestraitements raliser avec les instructions de jeu
dinstructions du processeur cible, ilfaut aussi dclarer/allouer les
donnes.
Structuration dun programme assembleur MIPS En MIPS, tout
programme assem-bleur est constitu de 2 sections, la section de
donnes et la section de code.La directive .text dsigne la section
de code. Les instructions doivent se trouver danscette section.La
directive .data dsigne le section de donnes. Les donnes globales
doivent tre d-clares/alloues dans cette section du programme.
Assemblage et chargement dun programme en mmoire Une fois un
programme as-sembleur crit, il faut crer un programme binaire
excutable en lassemblant.
Pour excuter un programme, il faut le lancer. Lors de son
lancement, le programmeest charg en mmoire (par un loader). La
section de code est range dans le segmentde code et la section de
donnes est range dans le segment de donnes. La premireinstruction
de la section .text est implante ladresse 0x00400000 et les
suivantes sontalloues conscutivement en mmoire dans le segment de
code, dans leur ordre dappa-rition dans le fichier assembleur. La
premire donne de la section .data est implante ladresse 0x10010000
et les donnes dclare/alloue ensuite sont implante en squencedans le
segment de donnes.
Excution et terminaison dun programme assembleur La premire
adresse de la sec-tion de code correspond au point dentre du
programme. Lors du lancement dun pro-gramme, ladresse du point
dentre du programme est mise par le loader dans le registrePC, la
premiere instruction est alors lue en mmoire, puis excute.
Lexcution continueensuite squentiellement (avec parfois des sauts
si excution dune instruction spcifiantladresse de la prochaine
instruction qui nest pas celle qui suit dans le programme
sour-ce/asm). Le programme sarrte avec un appel systme demandant la
terminaison duprogramme.
Appel systme Les appel ssystme, en MIPS, ont des numros ; pour
les utiliser il fautmettre le numro de lappel systme voulu dans le
registre $2 avant dexcuter linstruc-tion syscall. Voici quelques
appels systme et leur numro.
Terminaison dun programme : numro 10. Affichage dun entier :
numro 1 ; il faut mettre lentier afficher dans le registre $4
avant lappel. Affichage dune chaine de caractres : numro 4 ; l
faut mettre dans le registre $4
ladresse du premier caractre de la chane, celle-ci doit se
terminer par le caractre
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de fin de chane.
Etiquettes Une tiquette la forme etiq :, son nom est etiq. Sa
smantique est "adressede ce qui suit". Elle permet de dsigner des
adresses dans le code assembleur, que ce soitde donnes ou
dinstructions.
3 Exemples de programme assembleur
3.1 Programme qui affiche la valeur 2
. data
. t e x to r i $4 , $0 , 2o r i $2 , $0 , 1s y s c a l lo r i $2
, $0 , 10s y s c a l l
