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Capítulo 4 O Conjunto de Instruções do Processador
O conjunto de instruções é um dos pontos centrais na arquitetura de um processador. Vários aspectos na definição e implementação da arquitetura são influenciados pelas características do conjunto de instruções. Por exemplo, as operações realizadas pela unidade lógica e aritmética, o número e função dos registradores e a estrutura deinterconexão dos componentes da seção de processamento. Além disso, as operações básicas que acontecem dentro da seção de processamento dependem das instruções que devem ser executadas. O conjunto de instruções afeta o projeto da seção de controle. A sua estrutura e a sua complexidade são determinadas diretamente pelas características do conjunto de instruções. Este capítulo discute os principaisaspectos de um conjunto de instruções, como tipos de operações, operandos e modos de endereçamento.

4.1 Conjunto de Instruções no Contexto de Software
A Figura 4.1 situa o conjunto de instruções do processador dentro dos diversos níveis de software existentes em um sistema de computação.
Programa em Linguagem de Alto Nível Comandos de Alto Nível

Compilador

Programa em Linguagem AssemblyInstruções da Arquitetura

Assembler

Linker/Loader

Programa Executável

Figura 4.1. O conjunto de instruções dentro do contexto de software.

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Em geral, os programas são desenvolvidos em uma linguagem de alto nível como FORTRAN, Pascal ou C. O compilador traduz o programa de alto nível em uma seqüência de instruções de processador. O resultado desta tradução é o programa emlinguagem de montagem ou linguagem de máquina (assembly language). A linguagem de montagem é uma forma de representar textualmente as instruções oferecidas pela arquitetura. Cada arquitetura possui uma linguagem de montagem particular. No programa em linguagem de montagem, as instruções são representadas através de mnemônicos, que associam o nome da instrução à sua função, por exemplo, ADD ou SUB, isto ésoma e subtração, respectivamente. O programa em linguagem de montagem é convertido para um programa em código objeto pelo montador (assembler). O montador traduz diretamente uma instrução da forma textual para a forma de código binário. É sob a forma binária que a instrução é carregada na memória e interpretada pelo processador. Programas complexos são normalmente estruturados em módulos. Cadamódulo é compilado separadamente e submetido ao montador, gerando diversos módulos em código objeto. Estes módulos são reunidos pelo ligador (linker), resultando finalmente no programa executável que é carregado na memória. O conjunto de instruções de uma arquitetura se distingue através de diversas características. As principais características de um conjunto de instruções são: tipos de instruçõese operandos, número e localização dos operandos em instruções aritméticas e lógicas, modos de endereçamento para acesso aos dados na memória, e o formato dos códigos de instrução. Estes aspectos são analisados a seguir.

4.2 Tipos de Instruções e de Operandos
As instruções oferecidas por uma arquitetura podem ser classificadas em categorias, de acordo com o tipo de operação que realizam. Emgeral, uma arquitetura fornece pelo menos três categorias de instruções básicas: • instruções aritméticas e lógicas: são as instruções que realizam operações aritméticas sobre números inteiros (adição, subtração) e operações lógicas bit-a-bit (AND , OR); • instruções de movimentação de dados: instruções que transferem dados entre os registradores ou entre os registradores e a memória principal; •instruções de transferência de controle: instruções de desvio e de chamada de rotina, que transferem a execução para uma determinada instrução dentro do código do programa.

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Várias arquiteturas oferecem outras categorias de instruções, voltadas para operações especializadas. Dentre estas, podemos citar: • • • • instruções de ponto flutuante: instruções que realizam operações aritméticas...
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