UFMG-ICEx-DCC
Algoritmos e Estruturas de Dados I

Relacionada a um computador temos não só a Linguagem de Montagem mas, também, a Linguagem de Máquina. A Linguagem de Máquina consiste do conjunto de instruções definidas por cadeias de zeros e uns. A Linguagem de Máquina, por corresponder a zeros e uns, é de difícil compreensão para os seres humanos. A Linguagem de Montagem corresponde a uma tentativa de tornar mais fácil, para o ser humano, o significado das sequências de zeros e uns da Linguagem de Máquina. Abaixo discutimos a correspondência entre Linguagem de Máquina e Linguagem de Montagem do computador simplificado discutido em sala de aula.

Considere que cada posição de memória do computador simplificado tem 15 bits - lembre-se que um bit corresponde a um dígito binário ou seja: zero ou um. Considere a seguinte convenção de codificação de instruções de linguagem de montagem para linguagem de máquina:

• leia Cartão e guarde em Ei: 111 00000000 IIII
• copie Ei em Ej: 111 0001 IIII JJJJ
• some(subtraia, multiplique,...) Ei e Ej e guarde em Ek: yyy IIII JJJJ KKKK
  some yyy=000; subtraia yyy=001; multiplique yyy=010; divida yyy=011;
• vá para Ei: 111 00000001 IIII
• se Ei (maior, menor, maior ou igual,...)  Ej vá para Ek: yyy IIII JJJJ KKKK
  maior yyy=100; igual yyy=101; menor=110;
• imprima Ei: 111 00000010 IIII
• pare: 111 00000011 0000

Na codificação acima IIII, JJJJ ou KKKK representam quatro dígitos binários que identificam uma das 16 posições de memória do computador simplificado; 0000 corresponde a E0, 0001 corresponde a E1, 0010 corresponde a E2 e assim sucessivamente até 1111 que corresponde a E15.

Um computador tem programas que auxiliam nas tarefas de programação do próprio computador ou de algum outro computador. Raramente é utilizada a Linguagem de Montagem, mais raramente ainda é utilizada a Linguagem de Máquina. Um programa denominado Montador traduz um programa de linguagem de montagem para linguagem de máquina. No exercício abaixo é pedido que você faça o trabalho de um Montador.

1. Codifique o programa abaixo em linguagem de máquina:

E0  leia cartão e guarde em E15;	E1  leia cartão e guarde em E14	E2  se E15 = E12 vá para E6	E3  some E14 e E13 e guarde em E13
E4  some E11 e E12 e guarde em E12	E5  vá para E2	E6  imprima E13	E7  pare
E8              ?	E9               ?	E10             ?	E11  1
E12   0	E13  0	E14              ?	E15               ?

2. O programa da questão anterior calcula o produto de dois números utilizando somas sucessivas e corresponde ao seguinte programa:
   E0: leia cartão e guarde em E15
   E1: leia cartão e guarde em E14
   E2: multiplique E15 por E14 e guarde em E13
   E3: imprima E13
   E4: pare
   Um possível problema do programa da questão anterior é a dependência de sua eficiência na ordem de entrada dos valores; se os dois valores lidos são 3 e 1000, podem ser feitas 3 somas ou então 1000 somas! Verifique se funciona e codifique em linguagem de máquina a solução proposta pelo Artur:
   E0: leia cartão e guarde em E15
   E1: leia cartão e guarde em E14
   E2: some E11 e E12 e guarde em E12
   E3: se E15>E14 vá para E7
   E4: some E14 e E13 e guarde em E13
   E5: se E15>E12 va para E2
   E6: va para E9
   E7: some E15 e E13 e guarde em E13
   E8: se E14>E12 vá para E2
   E9: imprima E13
   E10: pare
   E11: 1
   E12: 0
   E13: 0
   
   
3. Explique por que  a instrução "se...vá para..." só tem até três opções de comparação (maior, igual, menor) e não pode ter mais (por exemplo: maior ou igual, menor ou igual, diferente).
4. Quantas instruções especificando dois operandos podemos criar sem problemas de ambiguidade?
5. Quantas instruções de um operando podemos criar sem problemas de ambiguidade?
6. Quantas instruções sem operandos (do tipo da instrução "pare") podemos criar?
7. Quantas combinações de operandos existem para a instrução Some Ei e Ej e guarde em Ek ? Todas elas fazem sentido?
8. Como que se relacionam o número de "escaninhos" e o número de bits em cada escaninho, no caso acima? Exemplifique.
9. Quantos bits deveria ter o Contador de Programa do computador acima?
10. Considere um computador simplificado que possui um registrador "acumulador" e que tenha 32 células de memória. considere que as células têm 10 bits. Considere as seguintes instruções e suas codificações:

• leia cartão; ( o valor do cartão é guardado no acumulador): 00000 00000
• carregue Ei; (o conteúdo da posição Ei é guardado no acumulador) 00001 IIIII
• armazene Ei; (o conteúdo do acumulador é guardado na posição Ei) 00010 IIIII
• some (subtraia, multiplique,...) Ei (o conteúdo do acumulador é somado com o conteúdo  de Ei e guardado no acumulador) 110 yy IIIII
    some yy=00; subtraia yy=01; multiplique yy=10; divida yy=11;
• vá para Ei; 00011 IIII
• se acumulador maior(menor, igual,...) que 0 (zero) vá para Ej: 111 yy IIIII
  maior yy=00; menor yy=01; igual yy=10;
• imprima; (imprime o valor do acumulador) 00000 00001
• pare; 00000 00010

1. Codifique um programa em linguagem de montagem e linguagem de máquina que implementa a seguinte especificação: o programa deve ler dois valores em cartão e imprimir o produto destes dois valores, a implementação não deve usar a instrução de multiplicação e sim somas sucessivas.
2. Quantas instruções sem operandos (do tipo da instrução "pare") podemos criar?
3. Como que se relacionam o número de "escaninhos" e o número de bits em cada escaninho, no caso acima? Exemplifique.
4. Quantos bits deveria ter o Contador de Programa do computador acima?

A maior parte dos programadores utilizam linguagens de alto-nível para expressar os programas. As linguagens de alto-nível possuem instruções ou comandos que têm maior poder de expressão do que as instruções de Linguagem de Máquina ou Linguagem de Montagem e possibilitam melhores abstrações.