miércoles, 15 de abril de 2020

2.14 Obtención de una cadena con la representación hexadecimal.


Obtención de una cadena con la representación hexadecimal La conversión entre numeración binaria y hexadecimal es sencilla. Lo primero que se hace para una conversión de un número binario a hexadecimal es dividirlo en grupos de 4 bits, empezando de derecha a izquierda.

En caso de que el último grupo (el que quede más a la izquierda) sea menor de 4 bits se rellenan los faltantes con ceros. Tomando como ejemplo el número binario 101011 lo dividimos en grupos de 4 bits y nos queda: 10; 1011 Rellenando con ceros el último grupo (el de la izquierda): 0010; 1011 después tomamos cada grupo como un número independiente y consideramos su valor en decimal: 0010 = 2; 1011 = 11 Pero como no podemos representar este número hexadecimal como 211 porqué sería un error, tenemos que sustituir todos los valores mayores a 9 por su respectiva representación en hexadecimal, con lo que obtenemos: 2BH (Donde la H representa la base hexadecimal) Para convertir un número de hexadecimal a binario solo es necesario invertir estos pasos: se toma el primer dígito hexadecimal y se convierte a binario, y luego el segundo, y así sucesivamente hasta completar el número.

La conversión entre numeración binaria y hexadecimal es sencilla. Lo primero que se hace para una conversión de un número binario a hexadecimal es dividirlo en grupos de 4 bits, empezando de derecha a izquierda. En caso de que el último
grupo (el que quede más a la izquierda) sea menor de 4 bits se rellenan los faltantes con ceros.




2.15 Captura y almacenamiento de datos numéricos.


Las variables numéricas son muy útiles en ensamblador de la misma forma que en otros lenguajes de programación, ya que permiten al programador hacer operaciones aritméticas con datos que se desconocen al momento de la compilación.

La utilización de datos numéricos es similar a la de cadenas, con la diferencia de que en vez de declarar las variables como db, se declaran como dw, lo cual significa que son variables numéricas.





Unidad 1- Introducción al lenguaje Ensamblador.

1.1 Importancia de la programación en lenguaje ensamblador.

La importancia del lenguaje ensamblador es principalmente que se trabaja directamente con el microprocesador; por lo cual se debe de conocer el funcionamiento interno de este, tiene la ventaja de que en él se puede realizar cualquier tipo de programas que en los lenguajes de alto nivel no lo pueden realizar. Otro punto sería que los programas en ensamblador ocupan menos espacio en memoria.

Puntos importantes:


·         El único lenguaje que entienden los micro controladores es el código máquina formado por ceros y unos del sistema binario.

·         El lenguaje ensamblador expresa las instrucciones de una forma más natural al hombre a la vez que muy cercana al micro controlador, ya que cada una de esas instrucciones se corresponde con otra en código máquina.

·         El lenguaje ensamblador trabaja con nemónicos, que son grupos de caracteres alfanuméricos que simbolizan las órdenes o tareas a realizar.

·         La traducción de los nemónicos a código máquina entendible por el microcontrolador la lleva a cabo un programa ensamblador.

·         El programa escrito en lenguaje ensamblador se denomina código fuente (*.asm). El programa ensamblador proporciona a partir de este fichero el correspondiente código máquina, que suele tener la extensión *.hex.

Ventajas:

·         Como trabaja directamente con el microprocesador al ejecutar un programa, pues como este lenguaje es el más cercano a la máquina la computadora lo procesa más rápido.

·         Eficiencia de tamaño: un programa en ensamblador no ocupa mucho espacio en memoria porque no tiene que cargan librerías y demás como son los lenguajes de alto nivel

·         Flexibilidad: Es flexible porque todo lo que puede hacerse con una máquina, puede hacerse en el lenguaje ensamblador de esta máquina; los lenguajes de alto nivel tienen en una u otra forma limitante para explotar al máximo los recursos de la máquina. O sea que en lenguaje ensamblador se pueden hacer tareas específicas que en un lenguaje de alto nivel no se pueden llevar acabo porque tienen ciertas limitantes que no se lo permite.

Desventajas:

·         Tiempo de programación: Como es un lenguaje de bajo nivel requiere más instrucciones para realizar el mismo proceso, en comparación con un lenguaje de alto nivel. Por otro lado, requiere de más cuidado por parte del programador, pues es propenso a que los errores de lógica se reflejen más fuertemente en la ejecución.

·         Programas fuente grandes: Por las mismas razones que aumenta el tiempo, crecen los programas fuentes; simplemente requerimos más instrucciones primitivas para describir procesos equivalentes. Esto es una desventaja porque dificulta el mantenimiento de los programas, y nuevamente reduce la productividad de los programadores.

·         Peligro de afectar recursos inesperadamente: Que todo error que podamos cometer, o todo riesgo que podamos tener, podemos afectar los recursos de la máquina, programar en este lenguaje lo más común que pueda pasar es que la máquina se bloquee o se reinicialice. Porque con este lenguaje es perfectamente posible (y sencillo) realizar secuencias de instrucciones inválidas, que normalmente no aparecen al usar un lenguaje de alto nivel.


·         Falta de portabilidad: Porque para cada máquina existe un lenguaje ensamblador; por ello, evidentemente no es una selección apropiada de lenguaje cuando deseamos codificar en una máquina y luego llevar los programas a otros sistemas operativos o modelos de computadoras.  



1.2 El procesador y sus registros internos

Definición: El procesador es el que se refiere a los diferentes tipos de artículos de sistemas informativos que forma parte de un microprocesador que es parte de un CPU o micro que es el cerebro de la computadora y de todos los procesos informativos desde los más sencillos hasta los más complejos.

Los registros del procesador se emplean para controlar instrucciones en ejecución, manejar direccionamiento de memoria y proporcionar capacidad aritmética. Los registros son discrecionales por medio de un nombre.

Tipos de registros:
·         Registros de segmento.
·         Registros de propósito general.
·         Registros de apuntadores.
·         Registros de banderas.
·         Registros de Pila.
·         Registros Índice.

Registros de segmento: Un registro de segmento tiene 16 bits de longitud y facilita un área de memoria para direccionamiento conocida como el segmento actual.

·         Registro CS: El DOS almacena la dirección inicial del segmento de código de un programa en el registro CS. Esta dirección de segmento, más un valor de desplazamiento en el registro apuntador de instrucción (IP), indica la dirección de una instrucción que es buscada para su ejecución.
·         Registro DS: La dirección inicial de un segmento de datos de programa es almacenada en el registro DS. En términos sencillos, esta dirección, más un valor de desplazamiento en una instrucción, genera una referencia a la localidad de un byte especifico en el segmento de datos.
·         Registro SS: El registro SS permite la colocación en memoria de una pila, para almacenamiento temporal de direcciones y datos. El DOS almacena la dirección de inicio del segmento de pila de un programa en el registro SS. Esta dirección de segmento, más un valor de desplazamiento en el registro del apuntador de pila (SP), indica la palabra actual en la pila que está siendo direccionada.
·         Registros ES: Algunas operaciones con cadenas de caracteres (datos de caracteres) utilizan el registro extra de segmento para manejar el direccionamiento de memoria. En este contexto, el registro ES está asociada con el registro DI (índice). Un programa que requiere el uso del registro ES puede inicializarlo con una dirección de segmento apropiada.
·         Registros FS y GS: Son registros extra de segmento en los procesadores 80386 y posteriores.


 Registros de propósito general: Los registros de propósito general AX, BX, CX y DX son los caballos de batalla del sistema. Son únicos en el sentido de que se puede direccionarlos como una palabra o como una parte de un byte. El ultimo byte de la izquierda es la parte “alta”, y el ultimo byte de la derecha es la parte “baja”. Por ejemplo, el registro CX consta de una parte CH (alta) y una parte Cl (baja), y usted puede referirse a cualquier parte por su nombre.

·         Registro AX: El registro AX, el acumulador principal, es utilizado para operaciones que implican entrada/salida y la mayor parte de la aritmética. Por ejemplo, las instrucciones para multiplicar, dividir y traducir suponen el uso del AX. También, algunas operaciones generan código más eficiente si se refieren al AX en lugar de a los otros registros.
·         Registro BX: El BX es conocido como el registro base ya que es el único registro de propósito general que puede ser índice para direccionamiento indexado. También es común emplear el BX para cálculos.
·         Registro DX: Es conocido como el registro de datos. Algunas operaciones de entrada/salida requieren uso, y las operaciones de multiplicación y división con cifras grandes suponen al DX y al AX trabajando juntos.


 Registros Apuntadores: Los registros SP (apuntador de la pila) Y BP (apuntador de base) están asociados con el registro SS y permiten al sistema introducir datos en el segmento de la pila.

·         Registro SP: El apuntador de la pila de 16 bits está asociada con el registro SS y proporciona un valor de desplazamiento que se refiere a la palabra actual que está siendo procesada en la pila. Los procesadores 80386 y posteriores tienen un apuntador de pila de 32 bits, el registro ESP. El sistema maneja de forma automática estos registros.
·         Registro BP: El BP de 16 bits facilita la referencia de parámetros, los cuales son datos y direcciones transmitidos vía pila. Los procesadores 80386 y posteriores tienen un BP ampliado de 32 bits llamado el registro EBP.


Registros Índice: Los registros SI y DI están disponibles para direccionamiento indexado y para sumas y restas.

·         Registro SI: El registro índice fuente de 16 bits es requerido por algunas operaciones con cadenas (de caracteres). En este contexto, el SI está asociado con el registro DS. Los procesadores 80386 y posteriores permiten el uso de un registro ampliado de 32 bits, el ESI.
·         Registro DI: El registro índice destino también es requerido por algunas operaciones con cadenas de caracteres. En este contexto, el DI está asociado con el registro ES. Los procesadores 80386 y posteriores permiten el uso de un registro ampliado de 32 bits, el EDI.


Registro de Banderas: De los 16 bits del registro de banderas, nueve son comunes a toda la familia de procesadores 8086, y sirven para indicar el estado actual de la maquina y el resultado del procesamiento. Muchas instrucciones que piden comparaciones y aritmética cambian el estado de las banderas, algunas cuyas instrucciones pueden realizar pruebas para determinar la acción subsecuente. En resumen, los bits de las banderas comunes son como sigue:

·         OF (Overflow, desbordamiento): Indica desbordamiento de un bit de orden alto (mas a la izquierda) después de una operación aritmética.
·         DF (dirección): Designa la dirección hacia la izquierda o hacia la derecha para mover o comparar cadenas de caracteres.
·         IF (interrupción): Indica que una interrupción externa, como la entrada desde el teclado, sea procesada o ignorada.
·         TF (trampa): Permite la operación del procesador en modo de un paso. Los programas depuradores, como el DEBUG, activan esta bandera de manera que usted pueda avanzar en la ejecución de una sola instrucción a un tiempo, para examinar el efecto de esa instrucción sobre los registros de memoria.
·         SF (signo): Contiene el signo resultante de una operación aritmética (0 = positivo y 1 = negativo).
·         ZF (cero): Indica el resultado de una operación aritmética o de comparación (0 = resultado diferente de cero y 1 = resultado igual a cero).
·         AF (acarreo auxiliar): Contiene un acarreo externo del bit 3 en un dato de 8 bits para aritmética especializada.
·         PF (paridad): Indica paridad par o impar de una operación en datos de 8 bits de bajo orden (más a la derecha).
·         CF (acarreo): Contiene el acarreo de orden más alto (más a la izquierda) después de una operación aritmética; también lleva el contenido del ultimo bit en una operación de corrimiento o de rotación.


Las banderas más importantes para la programación en ensamblador son O, S, Z y C, para operaciones de comparación y aritméticas, y D para operaciones de cadenas de caracteres. Los procesadores 80286 y posteriores tienen algunas banderas usadas para propósitos internos, en especial las que afectan al modo protegido. Los procesadores 80286 y posteriores tienen un registro extendido de banderas conocido como Eflags.

·         Registros de PILA: La pila es un área de memoria importante y por ello tiene, en vez de uno, dos registros que se usan como desplazamiento (offset) para apuntar a su contenido. Se usan como complemento al registro y son:
·         SP (Stack Pointer): Se traduce como puntero de pila y es el que se reserva el procesador para uso propio en instrucciones de manipulado de pila. Por lo general, el programador no debe alterar su contenido.
·         BP (Base pointer): Se usa como registro auxiliar. El programador puede usarlo para su provecho.

1.3 La memoria principal (RAM)

La memoria principal o primaria, "Memoria Central ", es aquella memoria de un ordenador, donde se almacenan temporalmente tanto los datos como los programas que la CPU está procesando o va a procesar en un determinado momento. Por ejemplo, cuando la CPU tiene que ejecutar un programa, primero lo coloca en la memoria y después lo empieza a ejecutar.

Otros andarán más rápido si el sistema cuenta con más memoria RAM. La memoria Caché: dentro de la memoria RAM existe una clase de memoria denominada Memoria Caché que tiene la característica de ser más rápida que las otras, permitiendo que el intercambio de información entre el procesador y la memoria principal sea a mayor velocidad.

Está formada por bloques de circuitos integrados o chips capaces de almacenar, retener o "memorizar" información digital, es decir, valores binarios; a dichos bloques tiene acceso el microprocesador de la computadora. La MP se comunica con el microprocesador de la CPU mediante el bus de direcciones.

El ancho de este bus determina la capacidad que posea el microprocesador para el direccionamiento de direcciones en memoria. En algunas oportunidades suele llamarse "memoria interna" a la MP, porque a diferencia de los dispositivos de memoria secundaria, la MP no puede extraerse tan fácilmente por usuarios no técnicos.

La MP es el núcleo del sub-sistema de memoria de una computadora, y posee una menor capacidad de almacenamiento que la memoria secundaria, pero una velocidad millones de veces superior. Si tienes más memoria almacenas más datos.

Características de la Memoria

Las magnitudes importantes que caracterizan la Memoria Central o Principal son:


·         Capacidad o tamaño de la misma. Es decir, el numero de miles de posiciones que contiene. Normalmente se expresan en K.palabras, aunque en los ordenadores personales al ser las palabras de 8 bits se expresan en K-bytes. En la actualidad, el tamaño de la palabra es múltiplo del byte, ya que de esta forma el acceso a la misma puede hacerse desde uno al ancho máximo del bus de datos, ahorrando en muchos casos tiempo. Así tendremos palabras de 8, 16, 32, 64 bits y capacidades de siempre medidas en potencia de dos: 8, 16, 64, 128 K...etc(siendo 1K igual a 1025).
·         Tiempo de Acceso. Es el tiempo que invierte el ordenador desde que se emite la orden de lectura-escritura, hasta que finaliza la misma. Este tiempo es muy pequeño, y de él depende la potencia del ordenado. Son típicos tiempos del orden de microsegundos e incluso del orden de 2 a 10 nanosegundos.
·         El tamaño de la celda define su anchura de palabra, y viene fijado por el ancho del registro de información de memoria. Si la palabra interna es superior a la de la memoria, necesitara hacer más de un acceso para conseguir toda la información.



1.4 El concepto de interrupciones

Definición: Una interrupción es el rompimiento en la secuencia de un programa para ejecutar un programa especial llamando una rutina de servicio cuya característica principal es que al finalizar regresa al punto donde se interrumpió el programa.

Dentro de una computadora existen dos clases de interrupciones:

Interrupciones por software: Son aquellas programadas por el usuario, es decir, el usuario decide cuando y donde ejecutarlas, generalmente son usadas para realizar entrada y salida.

Interrupciones por hardware: Son aquellas que son provocadas por dispositivos externos al procesador su característica principal es que no son programadas, esto es, pueden ocurrir en cualquier momento en el programa.

Existen dos clases de interrupciones de este tipo:

·         Interrupciones por hardware enmascarables: Aquellas en las que el usuario decide si quiere o no ser interrumpido.
·         Interrupciones por hardware no enmascarables (NMI): Aquellas que siempre interrumpen al programa.
Las interrupciones por software se ejecutan con ayuda de las instrucciones: INT e IRET, además se tiene 256 interrupciones: de la 00 a la FF.

Asociado al concepto de interrupción se tiene un área de memoria llamada vector de interrupciones; la cual contiene las direcciones de las rutinas de servicio de cada interrupción. Esta área se encuentra en el segmento 0000:0000.

Una interrupción es una situación especial que suspende la ejecución de un programa de modo que el sistema pueda realizar una acción para tratarla. Tal situación se da, por ejemplo, cuando un periférico requiere la atención del procesador para realizar una operación de E/S.

Las interrupciones constituyen quizá el mecanismo más importante para la conexión del micro controlador con el mundo exterior, sincronizando la ejecución de programas con acontecimientos externos.

Pasos para el procesamiento:

1.Terminar la ejecución de la instrucción máquina en curso.

2.Salva el valor de contador de programa, IP, en la pila, de manera que en la CPU, al terminar el proceso, pueda seguir ejecutando el programa a partir de la última instrucción.

3.La CPU salta a la dirección donde está almacenada la rutina de servicio de interrupción (ISR, Interrupt Service Routine) y ejecuta esa rutina que tiene como objetivo atender al dispositivo que generó la interrupción.

4. Una vez que la rutina de la interrupción termina, el procesador restaura el estado que había guardado en la pila en el paso 2 y retorna al programa que se estaba usando anteriormente.
Ejemplo de interrupciones:

int 01h-->un solo paso
int 02h-->interrupcion no enmascarable
int 03h--> punto de interrupcion
int 04h-->desbordamiento
int 05h-->impresion de pantalla
int 08h-->Cronometro
int 15h-->Servicios del sistema
int 16h-->Funciones de entrada del teclado
int 18h-->Entrada con el Basic de Rom
int 19h-->Cargador ed arranque
int 1Ah-->Leer y establecer la hora
int 1Bh-->Obtener el control con una interrupcion de teclado.
int 2oh-->Terminar un programa
int 33h->Funciones del Raton

1.5 Llamadas a servicios del sistema

Una llamada al sistema es un método o función que puede invocar un proceso para solicitar un cierto servicio al sistema operativo. Dado que, el acceso a ciertos recursos del sistema requiere la ejecución de código en modo privilegiado, el sistema operativo ofrece un conjunto de métodos o funciones que el programa puede emplear para acceder a dichos recursos. En otras palabras, el sistema operativo actúa como intermediario, ofreciendo una interfaz de programación (API) que el programa puede usar en cualquier momento para solicitar recursos gestionados por el sistema operativo.

Llamadas al sistema no bloqueantes 


Son aquellas llamadas en las que, si lo que se solicita no está disponible, el proceso no se queda bloqueado, sino que devuelven un valor especial indicando la condición de información no disponible

 Llamadas al sistema bloqueantes

La aplicación se bloquea a la espera del resultado. Si un hilo hace una llamada bloqueante, todos los hilos se bloquearán. Si hace una llamada no bloqueante, los demás hilos podrán seguir ejecutando.

Una llamada al sistema es un método o función que puede invocar un proceso para solicitar un cierto servicio al sistema operativo. Dado que los accesos a ciertos recursos del sistema requieren la ejecución de código en modo privilegiado, el sistema operativo ofrece un conjunto de métodos o funciones que el programa puede emplear para acceder a dichos recursos.

Llamadas al sistema

Se activa una interrupción ejecutando una operación especial conocida “Llamada al sistema"

Esta se lanza cuando:

·          Una aplicación de usuario solicita un servicio del sistema operativo.
·         Proporciona los medios para que un programa de usuario pida al so que realice tareas reservadas del so en nombre del programa de usuario.
·         Una llamada al sistema se invoca de diversas maneras dependiendo de la funcionalidad proporcionada por el procesador subyacente.
·         Se trata de un método usado por un proceso para solicitar la actuación del SO.
·         Normalmente una llamada al sistema toma la forma de una excepción que efectúa una transferencia a una posición específica en el vector de interrupción.

Tipos de llamadas al sistema

Control de procesos
·         Terminar (end), abortar (abort)
·         Cargar (load), ejecutar (execute)
·         Crear procesos (create process o submit job), terminar procesos (terminate process)
·         fork: inicia un nuevo proceso
·         exec: el programa se ejecuta
·         Obtener atributos del proceso (get process attributes), definir atributos del proceso (set process attributes)

Administración de archivos

·         Crear archivos (create), borrar archivos (delete)
·         Abrir (open), cerrar (close)
·         Leer (read), escribir (write), reposicionar (reposition)
·         Obtener atributos del archivo, definir atributos del archivo.

Administración de dispositivos

·         Solicitar dispositivo (request), liberar dispositivo (release)
·         Leer (read), escribir (write), reposicionar (reposition)
·         Obtener atributos de dispositivo, definir atributos de dispositivo
·         Conectar y desconectar dispositivos lógicamente.

Mantenimiento de la información

·         Obtener la hora (time) o la fecha (date), definir la hora o la fecha
·         Obtener datos del sistema, establecer datos del sistema
·         Obtener los atributos de procesos, archivos o dispositivos
·         Establecer los atributos de procesos, archivos o dispositivos

Comunicaciones

·         Crear, eliminar conexiones de comunicación
·         Enviar, recibir mensajes
·         Transferir información de estado