12- AulaIHS-FPUInstrucoes

(1)

Interface Hardware-Software

(2)

Categoria de Instruções da FPU



Transferência de dados



Aritméticas



Controle



Comparações



Transcendentais

(3)

Instrução FLD (Load Floating Point)



Carrega o valor de

origem

(32,64 ou 80 bits) na pilha

– Se origem for posição de memória, valor é convertido para ponto flutuante estendido



Decrementa o TOS(bits 11, 12 e 13 do reg de status) e

posteriormente armazena a informação no registrador apontado

por TOS

fld

origem

Forma Geral

origem exemplo memória fld qword[ebp] registrador fld st1

(4)

Instrução FLD <constante>



Classe de instrução que não possui operando explícito



Carrega o valor da

constante

na pilha

– Constantes que são comuns

fld

<constante>

Forma Geral

Constante Exemplo zero fldz um fld1 pi fldpi log₂e fldl2e log₂10 fldl2t log₁₀2 fldlg2 log_e2 fldln2

(5)

Instrução FST (Store Floating Point)



Armazena o topo da pilha (st(0)) em

destino

– Se destino for posição de memória, valor é convertido para ponto flutuante de precisão simples (32 bits) ou precisão dupla (64 bits)

fst

destino

Forma Geral

origem exemplo

memória fst dword[ebp]

registrador fst st1

Em NASM, não se coloca o índice do registrador entre parênteses

(6)

Instrução FSTP (Store Floating Point and Pop)



Armazena o topo da pilha (st(0)) em

destino

e desempilha o

topo

fstp

destino

Forma Geral

origem exemplo memória fstp dword[ebp] registrador fstp st1

(7)

Instrução FILD (Load Integer)



Carrega um inteiro (16,32 ou 64 bits) da posição de memória

origem

na pilha

– O inteiro é convertido para ponto flutuante estendido

fild

origem

Forma Geral

(8)

Instrução FIST (Store Integer)



Armazena o topo da pilha (st(0)) na posição de memória

destino

– Topo da pilha é convertido para inteiro (16, 32 ou 64 bits) – Valor é arredondado segundo o campo RC do registrador de

controle da FPU

fist

destino

Forma Geral

(9)

Instrução FISTP (Store Integer and Pop)



Armazena o topo da pilha (st(0)) em

destino

e desempilha o

topo

fistp

destino

Forma Geral

(10)

Instrução FXCH (Exchange Register Contents)



Na primeira forma troca o conteúdo do registrador

origem

com o

conteúdo do topo da pilha



Na segunda forma, troca o conteúdo de st(1) com o topo da pilha

(st(0))

fxch

origem

Formas Gerais

origem exemplo registrador fxch st2

fxch

(11)

Categoria de Instruções da FPU



Transferência de dados



Aritméticas



Controle



Comparações



Transcendentais

(12)

Instruções Aritméticas



As 4 operações básicas (adição, subtração, multiplicação e

divisão) possuem formas que permitem um operando

explícito ou dois operandos explícitos

– Na primeira forma, o operando explícito está na memória e o

operando implícito é o st(0)

– Na segunda forma, os operandos estão nos registradores e

um deles necessariamente é o st(0)

– Exemplos: fadd, fsub, fmul, fdiv



Existem variações destas instruções na primeira forma que

trabalham com inteiros

(13)

Instruções Aritméticas com POP



As 4 operações básicas possuem também uma variação

em que a instrução finaliza com “p”, onde o topo sempre é

desempilhado (pop)

– Exemplos: faddp, fsubp, fsubrp, fdivp, fmulp



As instruções onde ocorrem o pop, possuem duas formas:

- Uma sem operando explícito, onde a operação é feita com

st(0) e st(1)

- Na outra com dois operandos explícitos, sendo eles dois

registradores e um sendo necessariamente o st(0)

(14)

Instrução FADD



Na primeira forma, adiciona o valor contido na posição de

memória

origem

a st(0), colocando o resultado em st(0)

– Se origem for inteiro, utiliza-se a instrução fiadd



Na segunda forma, adiciona o valor de

origem

a

destino

,

colocando o resultado em

destino

– Neste caso, origem e destino devem ser registradores e um deles deve ser st(0)

fadd

origem

Formas Gerais

destino, origem Exemplo

-, memória fadd dword[ebx]

st(i), st(0) fadd st1, st0 st(0), st(i) fadd st0, st2

(15)

Instrução FADDP



Na primeira forma, adiciona o valor de st(0) a st(1), colocando o

resultado em st(1) e desempilha st(0)

– st(1) vira st(0) depois da instrução

– Alguns assemblers não aceitam esta forma, neste caso deve se utilizar fadd sem operando



Na segunda forma, adiciona o valor de

st(0)

a

destino

,

colocando o resultado em

destino

e desempilhando

st(0)

Formas Gerais

-, - faddp

st(i), st(0) faddp st2, st0

faddp

destino

,

st(0)

faddp

(16)

Exemplo: FADDP

section . text global _start _start: fld1 fldpi faddp mov eax, 1 mov ebx,0 int 80h

(17)

Exemplos de FADD e FADDP

SECTION .data x dd 1.5 y dd 2.5 SECTION .text global main main: fld dword [x] fadd dword [y]

SECTION .data x dd 1.5 y dd 2.5 SECTION .text global main main: fld dword [x] fld dword [y] faddp st1,st0

Equivalentes

(18)

Exemplo: Soma e Impressão

extern printf ; a função C chamada SECTION .data msg db "soma = %.3f",0x0a,0x00 x dd 1.5 y dd 2.5 z dq 0 SECTION .text global main main: fld dword [x] fld dword [y] faddp

fst qword [z] ; armazena soma em z

(19)

Exemplo: Soma e Impressão

push dword [z+4] ; deve ser passado para printf push dword [z] ; como dois valores de 32 bits push dword msg ; endereço do formato

call printf ; Chama a função C

add esp, 12 ; ajusta pilha depois da chamada ;3*4 bytes

mov eax, 1 mov ebx, 0

(20)

Instrução FSUB



Na primeira forma, faz st(0) -

origem

(origem deve ser um

operando na memória), colocando o resultado em st(0)

– Se origem for inteiro, utiliza-se a instrução fisub



Na segunda forma, faz

destino

-

origem

, colocando o

resultado em

destino

– Neste caso, origem e destino devem ser registradores e um deles deve ser st(0)

fsub

origem

Formas Gerais

-, memória fsub dword[ebx]

st(i), st(0) fsub st1, st0 st(0), st(i) fsub st0, st2

(21)

Exemplo de FSUB

SECTION .data a: dd 3.6 b: dd 4.5 SECTION . text global _start _start: fld dword[a] fld dword[b] fsub st0,st1 fst dword[a] mov eax, 1 mov ebx,0 int 80h

3.6

4.5 a

b

end

end + 4

3.6

0.9

4.5 a

b

end

end + 4

fld

4.5

3.6

0.9

3.6 fld

fsub

fst

ST

ST(1)

(22)

Instrução FSUBP



Na primeira forma, faz st(1) - st(0), colocando o resultado em

st(1) e desempilha st(0)

– st(1) vira st(0) depois da instrução

– Alguns assemblers não aceitam esta forma, neste caso deve se utilizar fsub sem operando



Na segunda forma, faz

destino

–

st(0)

, colocando o resultado

em

destino

e desempilhando st(0)

Formas Gerais

-, - fsubp

st(i), st(0) fsubp st2, st0

fsubp

destino

,

st(0)

fsubp

(23)

Instrução FSUBR (Reverse Subtract)



Na primeira forma, faz valor contido na posição de memória

origem

- st(0), colocando o resultado em st(0)



Na segunda forma, faz

origem

-

destino

, colocando o

resultado em

destino

– Origem e destino devem ser registradores e um deles deve ser st(0)



Existem as versões pop (

fsubrp) da segunda forma com

origem

igual a st(0) e também sem operandos explícitos

fsubr

origem

Formas Gerais

-, memória fsubr dword[ebx]

st(i), st(0) fsubr st1, st0 st(0), st(i) fsubr st0, st2

(24)

Exemplo de FSUBR

SECTION .data a: dd 3.6 b: dd 4.5 SECTION . text global _start _start: fld dword[a] fld dword[b] fsubr st0,st1 fst dword[a] mov eax, 1 mov ebx,0 int 80h

3.6

4.5 a

b

end

end + 4

3.6 -0.9

4.5 a

b

end

end + 4

fld

4.5

3.6 -0.9

3.6 fld

fsubr

fst

ST

ST(1)

(25)

Instrução FMUL



Na primeira forma, multiplica o valor contido na posição de

memória

origem

com st(0), colocando o resultado em st(0)



Na segunda forma, multiplica o valor de

origem

com

destino

,

colocando o resultado em

destino



Existem as versões pop (

fmulp) da segunda forma com

origem

igual a st(0) e também sem operandos explícitos

fmul

origem

Formas Gerais

-, memória fmul dword[ebx]

st(i), st(0) fmul st1, st0 st(0), st(i) fmul st0, st2

(26)

Exemplo: Cálculo do Volume do Cilindro

SECTION .data raio dq 2.0 altura dq 3.0 SECTION .bss vol resq 1 SECTION .text global main main: fldpi ; empilha PI

fld qword[raio] ; empilha o raio

fmul st0,st0 ; calcula e empilha raio^2

fmul st0,st1; calcula e empilha PI * raio^2 fld qword[altura] ; empilha altura

fmul st0,st1 ; calcula o volume do cilindro fst qword[vol] ; armazena na memoria

mov eax,1 mov ebx,0 int 80h

(27)

Instrução FDIV



Na primeira forma, faz st(0) /

origem

, colocando o resultado

em st(0)



Na segunda forma, faz

destino

/

origem

, colocando o

resultado em

destino



Existem as versões pop (

fdivp) da segunda forma com

origem

igual a st(0) e também sem operandos explícitos

fdiv

origem

Formas Gerais

-, memória fdiv dword[ebx]

st(i), st(0) fdiv st1, st0 st(0), st(i) fdiv st0, st2

(28)

Instrução FDIVR (Reverse Division)



Na primeira forma, faz valor contido posição de memória

origem

/st(0), colocando o resultado em st(0)



Na segunda forma, faz

origem

/

destino

, colocando o

resultado em

destino



Existem as versões pop (

fdivrp) da segunda forma com

origem

igual a st(0) e também sem operandos explícitos

fdivr

origem

Formas Gerais

-, memória fdivr dword[ebx]

st(i), st(0) fdivr st1, st0 st(0), st(i) fdivr st0, st2

(29)

Outras Instruções Aritméticas



Estas instruções não possuem operandos explícitos e sempre

trabalham como o topo (st(0))

Instrução Descrição

fsqrt _{Calcula raiz quadrada de st(0) e coloca}

resultado em st(0)

frndint _{Arredonda o valor de st(0) para inteiro,}

conforme o registrador de controle

fabs Coloca em st(0) o valor absoluto de st(0)

(30)

Exemplo: Cálculo da Raiz Quadrada

SECTION .data m1 dq 1.0 m2 dq 2.0 m3 dq 0.0 SECTION .text global main main: fld qword[m1] fld st0 fmulp st1,st0 fld qword[m2] fld st0 fmulp st1,st0 faddp st1,st0 fsqrt fst qword[m3] mov eax,1 mov ebx,0 int 80h

ST

ST(1)

1.0 ST(2)

(31)

Exemplo: Cálculo da Raiz Quadrada

ST

ST(1)

1.0

1.0 ST(2)

(32)

Exemplo: Cálculo da Raiz Quadrada

ST

ST(1)

1.0 ST(2)

(33)

Exemplo: Cálculo da Raiz Quadrada

ST

ST(1)

2.0

1.0 ST(2)

(34)

Exemplo: Cálculo da Raiz Quadrada

ST

ST(1)

2.0

1.0 _ST(2)

(35)

Exemplo: Cálculo da Raiz Quadrada

ST

ST(1)

4.0

1.0 ST(2)

(36)

Exemplo: Cálculo da Raiz Quadrada

ST

ST(1)

5.0 ST(2)

(37)

Exemplo: Cálculo da Raiz Quadrada

ST

ST(1)

2.24 ST(2)

(38)

Categoria de Instruções da FPU



Transferência de dados



Aritméticas



Controle



Comparações



Transcendentais

(39)

Instrução FSTSW (Store Status Word)



Armazena o registrador de status em

destino

– destino pode ser memória ou o registrador ax

– Depois de armazenado, o status pode ser examinado pelo software

fstsw

destino

Forma Geral

memória fstsw dword[ebp]

(40)

Outras Instruções de Controle

finit _{“Reseta” a FPU} fclex _{Limpa flags de erro}

fstcw mem Armazena registrador de controle na posição de memória indicada por mem

fldcw mem _{Carrega o registrador de controle proveniente}

(41)

Categoria de Instruções da FPU



Transferência de dados



Aritméticas



Controle



Comparações



Transcendentais

(42)

Instrução FCOM



Na primeira forma, compara st(0) com st(1) e atribui às flags de

status da FPU os valores correspondentes à comparação

– Existe fcomp que faz a comparação e desempilha o topo

– Existe fcompp que faz a comparação e desempilha duas vezes



Na segunda forma, compara st(0) com o valor de

origem

– Existe também o fcomp

fcom

Formas Gerais

Origem Exemplo

- fcom

Memória fcom dword[ebx] Registrador fcom st(2)

(43)

Instrução FTST



Compara st(0) com 0.0 e atribui às flags de status da FPU os

valores correspondentes à comparação

ftst

(44)

Valores Atribuídos ao Registrador de Status



Na execução de fcom/fcomp/fcompp as flags C0, C2 e C3 do

registrador de status da FPU são afetadas

(45)

Como Usar FCOM/FTST para Desvios?



Pode-se utilizar o

fcom para desvios condicionais, desde que

se armazene o registrador de status da FPU no registrador de

flags (EFLAGS) da CPU, para depois utilizar qualquer instrução

de desvio condicional

(46)

Outras Instruções de Comparação



A partir do Pentium Pro, novas instruções permitem que se faça

a comparação e automaticamente o registrador EFLAGS é

“setado”

fcomi st,st(i) _{Compara st(0) com st(i) e “seta” o EFLAGS} fcomip st, st(i) Compara st(0) com st(i), seta o EFLAGS, e

(47)

Categoria de Instruções da FPU



Transferência de dados



Aritméticas



Controle



Comparações



Transcendentais

(48)

Instruções Transcendentais



Implementam funções transcendentais e não possuem

operandos explícitos

fptan _{Calcula a tangente do valor (em radianos) que}

está no topo da pilha (st(0)), coloca o resultado no topo e depois empilha o valor 1

fpatan _{Calcula arco-tangente st(1)/st(0) e coloca o}

resultado em st(0)

fsin Calcula o seno do valor que está em st(0) e coloca o valor em st(0)

fcos _{Calcula o cosseno do valor que está em st(0) e}

coloca o valor em st(0)

fsincos Calcula o seno e o cosseno do valor que está em st(0), coloca o seno em st(1) e o cosseno em st(0)

fyL2x _{Calcula o valor de YLog}₂_{X, onde Y é st(1) e X é}

(49)

Exemplo: Cálculo de Raizes de Equação

SECTION .data a dq 1.0 b dq 4.0 c dq 3.0 SECTION .bss r1 resq 1 r2 resq 1 SECTION .text global main main: fld qword[a] fadd st0,st0 fld qword[a] fld qword[c] fmulp st1,st0 fadd st0,st0 fadd st0,st0 fchs fld qword[b] fld st0 ...

ST

ST(1)

a

ST(2)

ST(3)

1.0 x2_{+ 4x + 3 = 0}

(50)

Exemplo: Cálculo de Raizes de Equação

ST

ST(1)

2a

ST(2)

ST(3)

2.0 x2_{+ 4x + 3 = 0}

(51)

Exemplo: Cálculo de Raizes de Equação

ST

ST(1)

a

2a

ST(2)

ST(3)

1.0 2.0 x2_{+ 4x + 3 = 0}

(52)

Exemplo: Cálculo de Raizes de Equação

ST

ST(1)

c

a

2a

_ST(2)

ST(3)

3.0 1.0 2.0 x2_{+ 4x + 3 = 0}

(53)

Exemplo: Cálculo de Raizes de Equação

ST

ST(1)

ac

2a

ST(2)

ST(3)

3.0 2.0 x2_{+ 4x + 3 = 0}

(54)

Exemplo: Cálculo de Raizes de Equação

ST

ST(1)

2ac

2a

ST(2)

ST(3)

6.0 2.0 x2_{+ 4x + 3 = 0}

(55)

Exemplo: Cálculo de Raizes de Equação

ST

ST(1)

4ac

2a

ST(2)

ST(3)

12.0 2.0 x2_{+ 4x + 3 = 0}

(56)

Exemplo: Cálculo de Raizes de Equação

ST

ST(1)

-4ac

2a

ST(2)

ST(3)

-12.0 2.0 x2_{+ 4x + 3 = 0}

(57)

Exemplo: Cálculo de Raizes de Equação

ST

ST(1)

b

-4ac

2a

_ST(2)

ST(3)

12.0 4.0 2.0 x2_{+ 4x + 3 = 0}

(58)

Exemplo: Cálculo de Raizes de Equação

ST

ST(1)

b

-4ac

_ST(2)

2a

_ST(3)

4.0 4.0 -12.0 2.0 x2_{+ 4x + 3 = 0}

(59)

Exemplo: Cálculo de Raizes de Equação

... fmulp st1,st0 faddp st1,st0 ftst fstsw ax sahf jb sem_raizes_reais fsqrt fld qword[b] fchs fadd st0,st1 fdiv st0,st2 fstp qword[r1] fchs fld qword[b] fsubp st1,st0 fdivrp st1,st0 fstp qword[r2]