Banderas y Ejec. Condicionallllllllllll.pdf

tecnicas digitales II

1. Técnicas Digitales II
Dr.Ing.Steiner Guillermo
Banderas y
Ejecución Condicional

2. ●Bibliografía
Harris & Harris. Digital design and computer architecture:
ARM edition. Elsevier, 2015. Capítulo 6.
–Hoja 306 a 308
●Bibliografía Complementaria
William Hohl & Christopher Hinds. ARM assembly language.
Fundamentals and techniques. 2nd edition. CRC press, 2015.
Capítulo 7.

3. Ejecución Condicional
●Los programas tendrían poco sentido si solo pueden ejecutar
las instrucciones en un orden predefinido y de la misma
manera todas las veces que son corridos.
●La ejecución condicional, significa que una instrucción o
grupo de ellas pueden ser ejecutadas o no en función de una
condición.
Instrucción 3
Instrucción 2
Instrucción 1
Instrucción 3
Instrucción 2
Instrucción 1
Instrucción C
Instrucción B
Instrucción A
Condición
Si No

4. ●En lenguaje C, teníamos la instrucción if() else
●Esta estructura de control, permite que un grupo de instrucciones se
ejecuten cuando una condición se cumple.
●La condición se encuentra en la propia instrucción if().
●En ensamblador, es algo mas complicado
Ejecución Condicionada
if (a==b || b>c) {
Instrucción 1;
Instrucción 2;
…
} else {
Instrucción A;
Instrucción B;
…
}

5. Ejecución Condicionada
●Ensamblador carece de estas instrucciones condicionales
presentes en los lenguaje de alto nivel.
●La toma de decisiones en ensamblador se deberá realizar no
con una, sino con varias instrucciones que en conjunto
permitirán la ejecución condicionada.
●En general entonces se sigue con el siguiente procedimiento
1)Con instrucciones estándares de procesamiento de datos.
podemos afectar las banderas de condición.
2)Las instrucciones siguientes, se pueden ejecutar
condicionadas al estado de esas banderas.

6. Ejecución Condicionada
Es decir, la ejecución condicionada se divide en dos partes:
Se realiza alguna operación que
modifique las banderas realizando
una operación aritmética, lógica o
de comparación entre 2 operadores
Se condiciona la o las siguientes
instrucciones a el resultado
de la operación anterior
Aquí NO se define condición,
solo se actualiza las banderas
Aquí SI se define la condición
(mayor, menor, igual, etc)

7. Banderas
●Las banderas, son flip-flop que almacenan información
referida a la última operación realizada por la ALU (que
modifique banderas).
●Estas banderas son cuatro y se encuentran en el Current
Program Status Register (CPSR).
332
10
22222222
987654321
2
0
1111111111
9876543210
9876543210
NZCV
M
0
M
1
M
2
M
3
M
4
TFI
332
10
22222222
987654321
2
0
1111111111
9876543210
9876543210
NZCVQ
ICI
IT
T GE
ICI
IT
ISRNUM
Registro de Estado Cortex-M4
Registro de Estado ARM7TDMI

8. Banderas
El Registro de Status, puede ser modificado de cuatro
maneras
●Instrucciones de Comparación, alguna de las 4 instrucciones
específicas que solo modifican las banderas tales como CMP,
TST, etc.
●Instrucciones de procesamiento de datos con el agregado de
la “S” al nemónico, esto aplica para todas las instrucciones
de la ALU que no son de comparación.
●Operando directamente con el Registro de Status, activando
o borrando alguna bandera.
●Las instrucciones Thumb de 16 bits

9. X
Bandera N (Negativo)
●Esta bandera permite chequear si un número es negativo,
tomando el estado del bit 31 del resultado.
●Es útil si el número a evaluar es con signo, cualquier valor
almacenado será evaluado por esta bandera como número
con signo.
1N
MOV R1,#-1
MOV R2,#-2
ADDS R0,R1,R2
FFFFFFFF
FFFFFFFE
1FFFFFFFD
1111

10. Bandera N (Negativo)
●No siempre el estado de esta bandera debe ser tomado
como cierto.
●En el ejemplo se suma dos números grandes.
Bit 31 de los
sumandos en
cero (0)
Bit 31 en resultado y N en uno (1)
Si los números son naturales (sin signo) el resultado
no es negativo, es un número con el bit mas significativo en 1
Si los números son enteros con signo el resultado no es negativo,
es que el resultado no puede representarse en 32 bits (overflow)
El resultado se puede interpretar de dos maneras
MOV R1,#2 063 597 568
MOV R2,#80 530 6368
ADDS R0,R1,R2
7B000000
30000000
AB000000

0111
0011
1010
En ninguno de los casos N representa el signo del resultado

11. Bandera V (Desborde o Overflow)
●Esta bandera, permite determinar luego de una operación
con signo tal como suma, resta o comparación, si el
resultado sufrió un desborde.
●Se verifica el acarreo del bit 30 y del bit 31 si son iguales.
b31
1
1
1
b30
1
1
0
11
Carry b31
Carry b30
V
0
Si (nro < 2
31
y nro -2≥
31
)
V = 0
sino
V = 1

12. Bandera V (Desborde o Overflow)
●Ejemplo, dos números con signo son sumados
●Se verifica el acarreo del bit 30 y del bit 31 si son iguales.
Valores Distintos en los acarreos de los bits 30 y 31 indican Desborde
MOV R1,#2 063 597 568
MOV R2,#80 530 6368
ADDS R0,R1,R2
7B000000
30000000
AB000000
0 1 1 1
0111
0011
1010

13. Bandera Z (Cero)
●Es la bandera mas sencilla de interpretar.
●Indica si la totalidad de los bit en la última operación
resultaron cero (0).
●Un ejemplo simple es un contador que llegó a cero, esta
bandera indicaría la situación de final de cuenta.

14. Bandera C (Acarreo o Carry)
●Esta bandera se activa de acuerdo a las siguientes
condiciones:
–La suma es mayor o igual a 2
32
.
–El resultado de una resta es positivo.
–Por el resultado de un corrimiento.

15. Bandera C (Acarreo o Carry)
Ejemplo de suma de dos números.
●El resultado excede el valor 2
32
.
1C
Activa el bit de acarreo
MOV R1,#2 063 597 568
MOV R2,#4 026 531 840
ADDS R0,R1,R2
7B000000
F0000000
16B000000

16. Bandera C (Acarreo o Carry)
Ejemplo de una resta de dos números
●Aquí el bit de acarreo en la resta se transforma en préstamo
y además es la inversa del préstamo (al igual que Motorola
MC6800 y posteriores).
1C
Activa el bit de acarreo
El bit se transfiere negado
MOV R1,#3 221 225 472
MOV R2,#2 147 483 648
SUBS R0,R1,R2
C0000000
80000000
40000000

17. Bandera C (Acarreo o Carry)
Ejemplo de una resta de dos números de 64 bits
●La combinación de SUBS con SBC permite realizar una resta
de dos números de 64 bits.
1C
a) Carry = Prestamo = 1
b) R5 = R1 – R3 – 1 + C = R1 – R3
LDR R0,=0XC0000000
LDR R1,=0X7000BE5F
LDR R2,=0X80000000
LDR R1,=0X3000BA1E
SUBS R4,R0,R2
SBC R5,R1,R3
0
7000BE5F C0000000
3000BA1E 80000000
40000441 40000000

18. Otras Banderas
●El conjunto de banderas visto es el mas común.
●Otras familias de microprocesadores, o familias mas nuevas
de ARM, aparecen una o mas banderas extras.

Intel x86 P Paridad: 0 paridad impar 1 paridad par
A Acarreo auxiliar: indica el acarreo entre
el bit 3 y 4 (utilizado en suma de BCD)
ARM Q Saturación: Utilizada en conjunto de
instrucciones específicas, permite detectar
saturación en variables de 32 bits con
contenido de 16 bits

19. Condición
●Finalmente y luego de haber actualizado las banderas, se
condiciona la ejecución de la instrucción siguiente utilizando
el estado de estas.
●Para esto, todas las instrucciones en ARM, poseen 4 bits en
un campo denominado condición, permitiendo 16
posibilidades.
●En ensamblador, la condición se define en el nemónico de la
instrucción como un sufijo con otro nemónico de la
condición.

332
10
22222222
987654321
2
0
1111111111
9876543210
9876543210
cond Instrucción
Campo con la condición de la instrucción

20. Condición
Ejemplo: Valor absoluto
●Compara el valor del registro a calcular con 0.
●Se condiciona la resta reversa solo si R1 es negativo.
“MI” condiciona la ejecución si el
resultado fue negativo
(bandera N = 1)
Si se cumple, entonces la resta reversa
calcula R1 = 0 – R1 = - R1
La comparación de un registro con 0,
permite evaluar el propio registro, de
esta forma podemos determinar por
ejemplo si el registro es cero o su signo.CMP R1,#0
RSBMI R1,R1,#0
En C → if(R1<0) R1=0-R1;

21. Listado de condiciones
EQ Igual Z (Z = 1) 0000
NE Diferentes Z (Z = 0) 0001
CS/HS Con Acarreo / Sobre o IgualC (C = 1) 0010
CC/LO Sin Acarreo / Debajo C (C = 0) 0011
MI Negativo N (N = 1) 0100
PL Positivo N (N = 0) 0101
VS Desborde V (V = 1) 0110
VC Sin Desborde V (V = 0) 0111
HI Sobre C and Z (C=1 y Z=0) 1000
LS Debajo o Igual C or Z (C=0 o Z=1) 1001
GE Mayor o Igual N xor V 1010
LT Menor N xor V 1011
GT Mayor Z and (N xor V) 1100
LE Menor o Igual Z or (N xor V) 1101
AL Siempre / incondicional Ignora las banderas 1110

22. Condiciones y signo
●En comparación de números, las condiciones difieren si se
trata de números con o sin signo.
●Resulta obvio que la bandera N se utiliza para números con
signo mientras que el C no tiene mucha utilidad con estos
tipos de números.
●Se observa además, que las banderas N y V serán utilizadas
solo para comparaciones con signo, C lo será para
comparaciones sin signo y Z podrá utilizarse en ambos tipos.
●Se divide entonces la lista de condiciones en subconjuntos,
sin signo y con signo.

23. Condiciones y signo
●Sin Signo
●Con Signo
CSCon acarreoCCSin acarreo
HSSobre o igualLSDebajo o Igual
HISobre LODebajo
VSCon DesbordeVCSin Desborde
GEMayor o igualLEMenor o Igual
GTMayor LTMenor
MINegativo PLPositivo

24. Condiciones y signo
CMP R1,R2
S/Signo C/Signo
R1 = 1001 9 -7
R2 = 0010 2 2
1001
1110
10111 N=0, C=1, V=1, Z=0
HS = Verdadero(C = 1)
GE = Falso (N xor V = 0 xor 1 = 1 = 0)
●Ejemplo, comparar dos números

25. Condiciones y signo
CMP R1,R2
S/Signo C/Signo
R1 = 0101 5 5
R2 = 1101 13 -3
0101
0011
1000 N=1, C=0, V=1, Z=0
HS = Falso (C = 0)
GE = Verdadero(N xor V = 1 xor 1 = 0 = 1)
●Ejemplo, comparar dos números

26. CMP R2,R3
ADDEQ R4,R5,#78 Igual (Z)
ANDHS R7,R8,R9 Sobre Igual (C)
ORRMI R10,R11,R12 Negativo (N)
EORLT R12,R7,R10 Menor (N xor V)
Ejemplo
R2 = 0x80000000 = 2147483648 = - 2147483648
R3 = 0x00000001 = 1 = 1
80000000
FFFFFFFF
17FFFFFFF N=0, C=1, V=1, Z=0
Falso
Verdadero
Falso
Verdadero
NOP
AND R7,R8,R9
NOP
EOR R12,R7,R10
S/Signo C/Signo

27. ●Bibliografía
Harris & Harris. Digital design and computer architecture:
ARM edition. Elsevier, 2015. Capítulo 6.
William Hohl & Christopher Hinds. ARM assembly language.
Fundamentals and techniques. 2nd edition. CRC press, 2015.
Capítulo 7.

28. ¿ Preguntas ?