Vykonávání programu a proces překladu

Vykonávání programu

• Procesor zpracovává jednu instrukci za druhou (pokud není uvedeno jinak $\to$ skok).
• nepodmíněný skok: operace JMP r/m/i - ekvivalence GOTO
• není přítomna operace ekvivalentní k if

Příznaky

• operace nastavují za svého chodu příznaky
• příznaky pro řízení výpočtu:
  • SF (Sign Flag) - výsledek je záporný - 0, výsledek je kladný - 1
  • ZF (Zero Flag) - výsledek byla $0$
  • CF (Carry Flag) - výsledek je větší/menší než největší/nejmenší možné číslo
  • OF (Overflow Flag) - příznak přetečení
• další příznaky:
  • AF (Auxiliary carry Flag) - přenos ze čtvrtého do pátého b (BCD)
  • PF (Parity Flag) - sudá parita - 1, lichá parita - 0
• řídící příznaky:
  • TF (Trap Flag) - slouží ke krokování
  • DF (Direction Flag) - ovlivňuje chování instrukcí blokového kódu
  • IOPL (I/O Privilage Level) - úroveň oprávnění
  • IF (Interrupt enable Flag) - možnost zablokovat některá přerušení

Porovnávání čísel

• porovnání čísel - CMP r/m, CMP r/m/i
• JE - skok při rovnosti
• JNE - skok při nerovnosti

Podmíněné skoky

Podmíněné skoky pro porovnání neznaménkových hodnot

| instrukce | alt. jméno | příznaky           | podmínka   |

|-----------|------------|--------------------|------------| | JA | JNBE | (CF or ZF) = 0 | A > B | | JAE | JNB | CF = 0 | A ≥ B | | JB | JNAE | CF = 1 | A < B | | JBE | JNA | (CF or ZF) = 1 | A ≤ B |

Podmíněné skoky pro porovnání znaménkových hodnot

| instrukce | alt. jméno | příznaky               | podmínka |

|-----------|------------|------------------------|----------| | JG | JNLE | (SF = OF) & ZF = 0 | A > B | | JGE | JNL | (SF = OF) | A ≥ B | | JL | JNGE | (SF ≠ OF) | A < B | | JLE | JNG | (SF ≠ OF) nebo ZF = 1 | A ≤ B |

Smyčky

• speciální operace pro snadnější implementaci cyklů
• LOOP - odečte $1$ or RCX/ECX a pokud v něm není nula $\to$ provede skok

Odhad skoků

• podmíněné skoky zpomalují běh programu $\to$ procesory provádí různé heuristiky pro odhad, zda bude skok proveden
• Např. čtyř-stavové počítadlo se saturací (11, 10, 01, 00 - až na 00 počítá, že se skok provede)

Zásobník

• procesor má vyčlenění úsek paměti pro zásobník
  • ten uchovává pomocné výpočty, návratové adresy, lokální proměnné, …
• vyšší programovací jazyky obvykle neumožňují manipulaci s tímto zásobníkem
• operace: PUSH r/m/i, POP r/m

Volání funkcí s konvencí cdecl

• Volání funkce:
  1. na zásobník jsou uloženy parametry funkce
  2. zavolá se funkce (call <adresa>), na zásobník se uloží adresa návratu
  3. funkce uloží obsah registru EBP na zásobník (adresa předchozího rámce)
  4. funkce uloží do registru EBP obsah ESP (začátek nového rámce)
  5. vytvoří se na zásobníku místo pro lokální proměnné
  6. na zásobník se uloží registry, které se budou měnit
• Návrat z funkce:
  1. obnovíme hodnoty registrů
  2. odstraníme lokální proměnné
  3. obnovíme hodnotu EBP
  4. provedeme návrat z funkce ret
  5. odstraníme argumenty ze zásobníku

Proces překladu

• Je to proces, kterým se zdrojový kód napsaný v programovacím jazyce (např. C, Java) převádí na strojový kód, který může být proveden procesorem.

1. Preprocesor: expanduje makra, odstraní nepotřebný kód, načte požadované soubory (např. math.h)
2. Překladač: generuje kód v assembleru
3. Assembler: vygeneruje objektový kód (foo.c $\to$ foo.obj/foo.o)
4. Linker: sloučí několik souborů s objektovým kódem + knihovny do spustitelného souboru

Statická vs dynamická knihovna

• staticky linkovaná knihovna - instaluje s programem
  • nevzniká závislost
  • program bude větší a při aktualizaci knihovny je nutná rekompilace
• dynamická linkovaná knihovna - program použivá knihovny OS
  • načítají se při spuštění programu
  • jsou sdíleny mezi soubory $\to$ šetří místo
  • knihovna můžu v OS chybět

Navigace

Předchozí: Operační systém, architektura, poskytovaná rozhraní Následující: Správa procesoru - procesy a vlákna, plánování jejich běhu, komunikace a synchronizace Celý okruh: 2. Informační technologie