Programowanie w językach niskie-

go poziomu

Wykład nr 10 z Podstaw Informatyki

Języki programowania

●

Języki maszynowe (kod maszynowy)

●

Języki asemblera (symboliczne)

●

Języki programowania ogólnych zastosowań

●

Języki zorientowane dziedzinowo

Języki programowania

●

Języki maszynowe (kod maszynowy)

●

kody rozkazów w postaci binarnej i binarne adre-

sy absolutne jako argumenty

●

Języki asemblera (symboliczne)

●

Języki programowania ogólnych zastosowań

●

Języki zorientowane dziedzinowo

Języki programowania

●

Języki maszynowe (kod maszynowy)

●

kody rozkazów w postaci binarnej i binarne adre-

sy absolutne jako argumenty

●

Języki asemblera (symboliczne)

●

kody maszynowe i adresy w postaci symbolicznej

●

Języki programowania ogólnych zastosowań

●

Języki zorientowane dziedzinowo

Języki programowania

●

Języki maszynowe (kod maszynowy)

●

kody rozkazów w postaci binarnej i binarne adre-

sy absolutne jako argumenty

●

Języki asemblera (symboliczne)

●

kody maszynowe i adresy w postaci symbolicznej

●

Języki programowania ogólnych zastosowań

●

instrukcje symboliczne na które składa się często

wiele rozkazów komputera

●

Języki zorientowane dziedzinowo

Języki programowania

●

Języki maszynowe (kod maszynowy)

●

kody rozkazów w postaci binarnej i binarne adre-

sy absolutne jako argumenty

●

Języki asemblera (symboliczne)

●

kody maszynowe i adresy w postaci symbolicznej

●

Języki programowania ogólnych zastosowań

●

instrukcje symboliczne na które składa się często

wiele rozkazów komputera

●

Języki zorientowane dziedzinowo

●

programista określa co che zrobić a nie jak

Języki programowania

●

Języki maszynowe (kod maszynowy)

●

kody rozkazów w postaci binarnej i binarne adre-

sy absolutne jako argumenty

●

Języki asemblera (symboliczne)

●

kody maszynowe i adresy w postaci symbolicznej

●

Języki programowania ogólnych zastosowań

●

instrukcje symboliczne na które składa się często

wiele rozkazów komputera

●

Języki zorientowane dziedzinowo

●

programista określa co che zrobić a nie jak

Kodowanie binarne

●

Program składa się z ciągu rozkazów oraz
danych

Kodowanie binarne

●

Program składa się z ciągu rozkazów oraz
danych

●

Realizacja programu rozpoczyna się od roz-
kazu zapisanego w komórce pamięci o ad-
resie 0

Kodowanie binarne

●

Program składa się z ciągu rozkazów oraz
danych

●

Realizacja programu rozpoczyna się od roz-
kazu zapisanego w komórce pamięci o ad-
resie 0

●

Stały format rozkazów

KOD

Argument

Lista rozkazów

Symbol

Kod

Treść

DOD

001

ODE

010

ŁAD

011

POB

100

SOB

101

SOM

110

STP

111

zatrzymanie pracy zegara

(AK) + ((AD)) → AK
(AK) - ((AD)) → AK
(AK) → (AD)
((AD)) → AK
(AD) → L
(AD) → L, gdy (AK) < 0

Przykład programu binarnego

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

Przykład programu binarnego

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie

●

(4) → AK

Przykład programu binarnego

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie

●

(4) → AK

●

(AK) + (5) → AK

Przykład programu binarnego

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie

●

(4) → AK

●

(AK) + (5) → AK

●

(AK) → 6

Przykład programu binarnego

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie

●

(4) → AK

●

(AK) + (5) → AK

●

(AK) → 6

●

koniec

Przykład programu binarnego

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie

●

(4) → AK

100 00100

●

(AK) + (5) → AK

●

(AK) → 6

●

koniec

Przykład programu binarnego

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie

●

(4) → AK

100 00100

●

(AK) + (5) → AK

001 00101

●

(AK) → 6

●

koniec

Przykład programu binarnego

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie

●

(4) → AK

100 00100

●

(AK) + (5) → AK

001 00101

●

(AK) → 6

011 00110

●

koniec

Przykład programu binarnego

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie

●

(4) → AK

100 00100

●

(AK) + (5) → AK

001 00101

●

(AK) → 6

011 00110

●

koniec

111 00000

Przykład programu binarnego

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie

●

(4) → AK

100 00100

●

(AK) + (5) → AK

001 00101

●

(AK) → 6

011 00110

●

koniec

111 00000

●

pierwszy argument 0000 0111

●

drugi argument

0001 0001

●

wynik

?

Realizacja programu

0

100 00100

1

001 00101

2

011 00110

3

111 00000

4

0000 0111

5

0001 0001

6

?

AK

?

L

0

PaO

32 x 8

0

?

magistrala adresowa magA

magistrala słowowa magS

wea

wes

wys

pisz

czyt

JAL

?

?

0

weak

dod

ode

przep

weja

il

wyl

wyak

wyad

wei

Realizacja programu

0

100 00100

1

001 00101

2

011 00110

3

111 00000

4

0000 0111

5

0001 0001

6

?

AK

7

L

1

PaO

32 x 8

1

7

magistrala adresowa magA

magistrala słowowa magS

wea

wes

wys

pisz

czyt

JAL

7

132

1

weak

dod

ode

przep

weja

il

wyl

wyak

wyad

wei

Realizacja programu

0

100 00100

1

001 00101

2

011 00110

3

111 00000

4

0000 0111

5

0001 0001

6

?

AK

24

L

2

PaO

32 x 8

2

17

magistrala adresowa magA

magistrala słowowa magS

wea

wes

wys

pisz

czyt

JAL

24

37

2

weak

dod

ode

przep

weja

il

wyl

wyak

wyad

wei

Realizacja programu

0

100 00100

1

001 00101

2

011 00110

3

111 00000

4

0000 0111

5

0001 0001

6

0001 1000

AK

24

L

3

PaO

32 x 8

3

24

magistrala adresowa magA

magistrala słowowa magS

wea

wes

wys

pisz

czyt

JAL

24

102

3

weak

dod

ode

przep

weja

il

wyl

wyak

wyad

wei

Programowanie binarne

●

Zalety

●

Program nie wymaga tłumaczenia

●

Może być zrealizowany bezpośrednio po wpro-

wadzeniu do pamięci

●

Małe wymagania na pamięć

●

Wady

●

Konieczność operowania na kodach binarnych

rozkazów

●

Konieczność wyliczania adresów komórek

●

Bardzo trudna modyfikacja programu

●

Rozwiązanie dedykowane konkretnemu proceso-

rowi

Asembler

●

Zastąpienie kodów wewnętrznych kompute-
ra oraz adresów komórek pamięci w postaci
binarnej specjalnymi symbolami

●

Brak potrzeby wyliczania adresów określają-
cych położenie komórek roboczych

●

Program staje się bardziej zrozumiały

●

Łatwiejsza modyfikacja

●

Wciąż rozwiązanie ściśle związane z kon-
kretnym procesorem

Lista rozkazów

Symbol

Kod

Treść

DOD

001

ODE

010

ŁAD

011

POB

100

SOB

101

SOM

110

STP

111

zatrzymanie pracy zegara

(AK) + ((AD)) → AK
(AK) - ((AD)) → AK
(AK) → (AD)
((AD)) → AK
(AD) → L
(AD) → L, gdy (AK) < 0

Przykład programu w języku sym-

bolicznym

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie

●

(4) → AK

100 00100

●

(AK) + (5) → AK

001 00101

●

(AK) → 6

011 00110

●

koniec

111 00000

●

pierwszy argument 0000 0111

●

drugi argument

0001 0001

●

wynik

?

Przykład programu w języku sym-

bolicznym

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie

●

(4) → AK

100 00100

POB Arg1

●

(AK) + (5) → AK

001 00101

●

(AK) → 6

011 00110

●

koniec

111 00000

●

pierwszy argument 0000 0111

●

drugi argument

0001 0001

●

wynik

?

Przykład programu w języku sym-

bolicznym

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie

●

(4) → AK

100 00100

POB Arg1

●

(AK) + (5) → AK

001 00101

DOD Arg2

●

(AK) → 6

011 00110

●

koniec

111 00000

●

pierwszy argument 0000 0111

●

drugi argument

0001 0001

●

wynik

?

Przykład programu w języku sym-

bolicznym

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie

●

(4) → AK

100 00100

POB Arg1

●

(AK) + (5) → AK

001 00101

DOD Arg2

●

(AK) → 6

011 00110

ŁAD S

●

koniec

111 00000

●

pierwszy argument 0000 0111

●

drugi argument

0001 0001

●

wynik

?

Przykład programu w języku sym-

bolicznym

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie

●

(4) → AK

100 00100

POB Arg1

●

(AK) + (5) → AK

001 00101

DOD Arg2

●

(AK) → 6

011 00110

ŁAD S

●

koniec

111 00000

STP

●

pierwszy argument 0000 0111

●

drugi argument

0001 0001

●

wynik

?

Przykład programu w języku sym-

bolicznym

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie

●

(4) → AK

100 00100

POB Arg1

●

(AK) + (5) → AK

001 00101

DOD Arg2

●

(AK) → 6

011 00110

ŁAD S

●

koniec

111 00000

STP

●

pierwszy argument 0000 0111

Arg1: RST 7

●

drugi argument

0001 0001

●

wynik

?

Przykład programu w języku sym-

bolicznym

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie

●

(4) → AK

100 00100

POB Arg1

●

(AK) + (5) → AK

001 00101

DOD Arg2

●

(AK) → 6

011 00110

ŁAD S

●

koniec

111 00000

STP

●

pierwszy argument 0000 0111

Arg1: RST 7

●

drugi argument

0001 0001

Arg2: RST 17

●

wynik

?

Przykład programu w języku sym-

bolicznym

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie

●

(4) → AK

100 00100

POB Arg1

●

(AK) + (5) → AK

001 00101

DOD Arg2

●

(AK) → 6

011 00110

ŁAD S

●

koniec

111 00000

STP

●

pierwszy argument 0000 0111

Arg1: RST 7

●

drugi argument

0001 0001

Arg2: RST 17

●

wynik

?

S:

RPA

Przykład programu w języku sym-

bolicznym

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie

●

(4) → AK

100 00100

POB Arg1

●

(AK) + (5) → AK

001 00101

DOD Arg2

●

(AK) → 6

011 00110

ŁAD S

●

koniec

111 00000

STP

●

pierwszy argument 0000 0111

Arg1: RST 7

●

drugi argument

0001 0001

Arg2: RST 17

●

wynik

?

S:

RPA

KON

Przykład programu w języku sym-

bolicznym

●

Zadanie

●

Dodaj do siebie zawartość dwóch komórek pa-

mięci (4 i 5) i sumę zapisz do komórki 6

●

Rozwiązanie w języku symbolicznym

POB Arg1

DOD Arg2

ŁAD S

STP

Arg1: RST 7

Arg2: RST 17

S: RPA

KON

Przykład 2 – obliczanie wartości

bezwzględnej

●

W komórce pamięci oznaczonej etykietą
Liczba znajduje się liczba całkowita ze zna-
kiem, do komórki oznaczonej etykietą Abs
należy wpisać jej wartość bezwzględną

Przykład 2 – obliczanie wartości

bezwzględnej

POB Liczba

SOM Ujemna

ŁAD Wynik

STP

Ujemna: ODE Liczba

ODE Liczba

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Translacja z języka symbolicznego

na kody binarne

●

Zadanie wykonywane przez programy tłu-
maczące zwane asemblerami

●

Zwykle realizowane w 2 etapach

●

Każdy etap (przebieg, przejście) to czytanie
programu źródłowego od początku do końca

●

Pierwszy etap – utworzenie tablicy etykiet T2

●

Drugi etap – właściwy przekład instrukcji na
podstawie tablicy kodów T1 (stałej dla każ-
dego asemblera) i stworzonej wcześniej ta-
blicy etykiet T2

Tablica kodów rozkazów

●

Przyporządkowuje kodom symbolicznym
rozkazów odpowiednie kody binarne

Symbol

Kod

Treść

DOD

001

ODE

010

ŁAD

011

POB

100

SOB

101

SOM

110

STP

111

zatrzymanie pracy zegara

(AK) + ((AD)) → AK
(AK) - ((AD)) → AK
(AK) → (AD)
((AD)) → AK
(AD) → L
(AD) → L, gdy (AK) < 0

Składnia instrukcji asemblera

●

Instrukcję można podzielić na 3 pola:

[<etykieta>:] <KOD> [<Argument>]

●

Etykieta to nazwa zakończona dwukropkiem

●

Etykieta może zostać pominięta

●

Kod jest wymagany, może to być kod rozka-
zu lub dyrektywa (RST, RPA, KON)

●

Argument jest opcjonalny (zależy od kodu
rozkazu)

●

Argumentem może być etykieta lub liczba
dziesiętna

Pierwszy przebieg asemblacji

Start

Licznik ← 0

KON ?

Czytaj

instrukcję

Dodaj etykietę

i Licznik do

tablicy etykiet

tak

nie

Etykieta ?

tak

nie

Licznik ← Licznik + 1

Tworzenie tablicy etykiet

POB Liczba

SOM Ujemna

ŁAD Wynik

STP

Ujemna: ODE Liczba

ODE Liczba

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Tworzenie tablicy etykiet

POB Liczba

SOM Ujemna

ŁAD Wynik

STP

Ujemna: ODE Liczba

ODE Liczba

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Tworzenie tablicy etykiet

POB Liczba

SOM Ujemna

ŁAD Wynik

STP

Ujemna: ODE Liczba

ODE Liczba

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Tworzenie tablicy etykiet

POB Liczba

SOM Ujemna

ŁAD Wynik

STP

Ujemna: ODE Liczba

ODE Liczba

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Tworzenie tablicy etykiet

POB Liczba

SOM Ujemna

Ujemna 4

ŁAD Wynik

STP

Ujemna: ODE Liczba

ODE Liczba

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Tworzenie tablicy etykiet

POB Liczba

SOM Ujemna

Ujemna 4

ŁAD Wynik

STP

Ujemna: ODE Liczba

ODE Liczba

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Tworzenie tablicy etykiet

POB Liczba

SOM Ujemna

Ujemna 4

ŁAD Wynik

STP

Ujemna: ODE Liczba

ODE Liczba

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Tworzenie tablicy etykiet

POB Liczba

SOM Ujemna

Ujemna 4

ŁAD Wynik

STP

Ujemna: ODE Liczba

ODE Liczba

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Tworzenie tablicy etykiet

POB Liczba

SOM Ujemna

Ujemna 4

ŁAD Wynik

Liczba

8

STP

Ujemna: ODE Liczba

ODE Liczba

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Tworzenie tablicy etykiet

POB Liczba

SOM Ujemna

Ujemna 4

ŁAD Wynik

Liczba

8

STP

Wynik

9

Ujemna: ODE Liczba

ODE Liczba

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Tworzenie tablicy etykiet

POB Liczba

SOM Ujemna

Ujemna 4

ŁAD Wynik

Liczba

8

STP

Wynik

9

Ujemna: ODE Liczba

ODE Liczba

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Tworzenie tablicy etykiet

POB Liczba

SOM Ujemna

Ujemna 4

ŁAD Wynik

Liczba

8

STP

Wynik

9

Ujemna: ODE Liczba

ODE Liczba

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Drugi przebieg asemblacji

Start

Licznik ← 0

Czytaj

instrukcję

KON ?

RPA ?

RST ?

Kod ?

Argument ?

Etykieta ?

Błąd

Wpisz binarny kod

Jest w T2 ?

tak

tak

tak

tak

nie

nie

nie

Stop

Wyprowadź

utworzoną

linię kodu

Licznik ← Licznik + 1

Wpisz stałą

jako linię kodu

nie

Błąd

Wpisz liczbę

jako argument

Instrukcja bez argumentu

tak

Wpisz adres z

T2 jako

argument

Generacja kodu wynikowego

POB Liczba

100 01000

SOM Ujemna

ŁAD Wynik

STP

Ujemna: ODE Liczba

ODE Liczba

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Generacja kodu wynikowego

POB Liczba

100 01000

SOM Ujemna

110 00100

ŁAD Wynik

STP

Ujemna: ODE Liczba

ODE Liczba

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Generacja kodu wynikowego

POB Liczba

100 01000

SOM Ujemna

110 00100

ŁAD Wynik

011 01001

STP

Ujemna: ODE Liczba

ODE Liczba

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Generacja kodu wynikowego

POB Liczba

100 01000

SOM Ujemna

110 00100

ŁAD Wynik

011 01001

STP

111 00000

Ujemna: ODE Liczba

ODE Liczba

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Generacja kodu wynikowego

POB Liczba

100 01000

SOM Ujemna

110 00100

ŁAD Wynik

011 01001

STP

111 00000

Ujemna: ODE Liczba

010 01000

ODE Liczba

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Generacja kodu wynikowego

POB Liczba

100 01000

SOM Ujemna

110 00100

ŁAD Wynik

011 01001

STP

111 00000

Ujemna: ODE Liczba

010 01000

ODE Liczba

010 01000

ŁAD Wynik

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Generacja kodu wynikowego

POB Liczba

100 01000

SOM Ujemna

110 00100

ŁAD Wynik

011 01001

STP

111 00000

Ujemna: ODE Liczba

010 01000

ODE Liczba

010 01000

ŁAD Wynik

011 01001

STP

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Generacja kodu wynikowego

POB Liczba

100 01000

SOM Ujemna

110 00100

ŁAD Wynik

011 01001

STP

111 00000

Ujemna: ODE Liczba

010 01000

ODE Liczba

010 01000

ŁAD Wynik

011 01001

STP

111 00000

Liczba:

RST

-21

Wynik:

RPA

KON

Generacja kodu wynikowego

POB Liczba

100 01000

SOM Ujemna

110 00100

ŁAD Wynik

011 01001

STP

111 00000

Ujemna: ODE Liczba

010 01000

ODE Liczba

010 01000

ŁAD Wynik

011 01001

STP

111 00000

Liczba:

RST

-21

11101011

Wynik:

RPA

KON

Generacja kodu wynikowego

POB Liczba

100 01000

SOM Ujemna

110 00100

ŁAD Wynik

011 01001

STP

111 00000

Ujemna: ODE Liczba

010 01000

ODE Liczba

010 01000

ŁAD Wynik

011 01001

STP

111 00000

Liczba:

RST

-21

11101011

Wynik:

RPA

00000000

KON

Podsumowanie

●

Klasyfikacja języków programowania

●

Przykłady zapisu prostych programów
w języku binarnym

●

Język asemblera i przykłady programów

●

Składnia instrukcji asemblera

●

Algorytm pracy asemblera