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  • Outubro
  • 24/10

ASM - Mapa de memória

A forma na qual a maioria das CPUs acessam periféricos (teclado/ mouse/ USB/ tela/ ...) é a do periférico mapeado em memória. Essa técnica utiliza da capacidade do computador de escrever e ler da memória RAM, fazendo com que regiões de endereços da memória não sejam uma 'memória' física, mas sim um periférico do computador.

Vamos trabalhar com o exemplo do nosso Z01, a memória é composta de:

  • RAM
  • LCD
  • Chaves
  • LEDs

Nesse nosso hardware a memória que é visível pela CPU é organizada da seguinte maneira:

Endereço Periférico Leitura (r) / Escrita (w)
0 - 16383 RAM r/w
16384 - 21183 LCD w
21184 LED w
21185 SW r

RAM

Endereço Periférico Leitura (r) / Escrita (w)
0 - 16383 RAM r/w

A memória RAM é um componente do computador que permite guardar dados voláteis (que vão se perder após o reset do computador). É nela que guardamos as variáveis do programa.

Note

Nossa memória RAM possui 16 bits de largura.

A princípio podemos utilizar qualquer endereço da memória RAM para armazenar dados temporários, isso não será verdade mais para frente do curso, onde iremos organizar nossa memória RAM em secções.

Tip 1

Iremos dar alguns nomes para os endereços específicos da memória RAM:

endereço label / nome
0 SP
1 LCL
2 ARG
3 THIS
4 THAT

Example

Vamos fazer um exemplo que lê um dado na RAM[3] o incrementa e salva novamente no mesmo endereço de memória:

leaw $3, %A    ; faz %A = 3 (%A aponta para RAM[3])
movw (%A), %D  ; move o valor de RAM[%A] para %D
incw %D        ; incrementa o valor de D (D = D + 1, D = RAM[3] + 1)
movw %D, (%A)  ; move o valor incrementado de volta para a RAM[3]
  • Podemos também usar o label ARG para referencia o endereço 3 da memória RAM:
leaw $ARG, %A  ; faz %A = 3 (%A aponta para RAM[ARG])

Tip 2

Execute você esse código no simulador! E analise o resultado.

Warning

É necessário notar que a memória RAM não é um registrador e possui uma grande limitação, não podemos realizar uma ação de ESCRITA E LEITURA no mesmo ciclo! O que impossibilita de fazermos o seguinte:

leaw $3, %A  
incw (%A)              ; Não funciona no nosso hardware!!
addw (%A), %D, (%A)    ; Nao funciona no nosso hardware!!
  • O assembly permite que vocês escrevam essas operações, porém quando forem executar no hardware o resultado não vai ser o esperado.

LEDs

Endereço Periférico Leitura (r) / Escrita (w)
21184 LED w

Os LEDs da FPGA são mapeados no endereço de memória 21184 onde cada bit (9..0) representa um LED, se o bit específico estiver valor 1o LED está aceso e 0 apagado.

Example

Como isso é traduzido para código? Imagine que desejamos acender um LED que nosso computador controla, para isso devemos fazer com que o registrador %A aponte para o endereço de memória na qual o LED está associado e então escreva nele:

leaw $21184, %A   ; endereço do LED
movw $1, (%A)     ; move valor 1 para ele

Tip 3

Execute você esse código no simulador!

Tip 4

Note que usamos movw $1, (%A). Isso é possível porque nossa ULA é capaz de gerar os valores 1, -1 e 0, mas outros valores não!

SW

Endereço Periférico Leitura (r) / Escrita (w)
21185 SW r

Os chaves (SW) da FPGA são mapeados no endereço de memória 21185 onde cada bit (9..0) representa uma chave, se o bit específico estiver valor 1 indica que a chave está ligada (on) e 0 desligada.

Example

O exemplo a seguir copia o valor das chaves para os LEDs:

leaw $21185, %A   ; endereço da chave
movw (%A), %D     ; copia valor das chaves para %D
leaw $21184, %A   ; endereço do LED
movw %D, (%A)     ; move valor das chaves para %D

Tip 5

Execute você esse código no simulador!

LCD

Endereço Periférico Leitura (r) / Escrita (w)
16384 - 21183 LCD w

O nosso LCD é um dispositivo de 320x240 pixels. Cada linha do endereço de memória do LCD representa 16 pixels do dispositivo, conforme figura anterior. Para acender um pixel, basta colocar 1 ou 0 para apagar.-

endereços do LCD 6

Como nosso LCD possui 320px na horizontal, e como cada endereço de memória acessa 16px por vez, uma linha é acessível por: 320/16 = 20 endereços. Ou seja, para acessar os primeiros px de cada linha devemos escrever endereço de memória:

  • Primeira linha: 16384 + 0 vezes 20: 16384
  • Segunda linha: 16384 + 1 vezes 20: 16404
  • Terceira linha: 16384 + 2 vezes 20: 16424
  • ...
  • Última linha: 16384 + 239 vezes 20: 21164

LCD

Para desenhar um pixel no meio do LCD é necessário carregar o valor 0x0001 no endereço 18242

leaw $18242, %A
movw $1, (%A)

Tip 7

Execute você esse código no simulador!