CHAPITRE 10. Les sous-programmes

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1 1 CHAPITRE 10 Les sous-programmes

2 2 Sous-programme Suite d instructions appelée de manière répétitive Par un programme Par plusieurs programmes distincts Une seule façon de faire l appel Sauvegarde de la valeur courante du PC Effectuer un branchement à l adresse du sous-programme Une seule façon de faire le retour Effectuer un branchement à l ancienne valeur du PC, à une constante près.

3 3 Sous-programme Un sous-programme se compose généralement de: Récupération des paramètres (inverse du passage de paramètres) Sauvegarde de l environnement de l appelant Traitement Retour des résultats, s il y a lieu Rétablissement de l environnement de l appelant Retour vers l appelant (inverse de l appel)

4 4 Passage de paramètres Sur le SPARC On utilise l instruction save pour sauvegarder l environnement On peut utiliser six registres O pour le passage de paramètres. Que faire si on doit passer plus de six paramètres? Que faire si l architecture n offre pas de fenêtres de registres?

5 5 Passage de paramètres Il existe différentes façons d effectuer le passage des paramètres Utilisation d une fenêtre de registre (comme le SPARC) Utilisation directe des registres Utilisation de l adresse de retour ou du registre de lien Utilisation d une table Utilisation d une pile

6 6 Fenêtre de registres Peut être utilisé lorsque l architecture supporte le concept de fenêtre de registres Pgm: Somme: mov 10, %o0 mov 25, %o1 call Somme mov 32, %o2 mov %o0, %l6 save %sp, -208, %sp add %i0, %i1, %i0 add %i0, %i2, %i0 ret restore

7 7 Registres Similaire à la technique précédente Ne fonctionne pas si le nombre de paramètres est plus grand que le nombre de registres. Pgm: mov 10, %l0 mov 25, %l1 call Somme mov 32, %l2 mov %l0, %l6 Somme: add %l0, %l1, %l0 add %l0, %l2, %l0 retl nop

8 8 Adresse de retour On met les paramètres directement dans le code Juste après l appel du sous-programme Sur le SPARC, l adresse de retour est dans le registre %o7 On peut donc indexer, à partir de cette adresse, le bon paramètre On doit modifier la valeur de %o7 pour que le retour soir à la suite des paramètres %o n 4 donne l adresse de retour du sousprogramme, avec n paramètres.

9 9 Adresse de retour Pgm: Somme: call Somme nop.word 10.word 25.word 32 mov %l0, %l6 ldsw [%o7+8], %l0 ldsw [%o7+12], %l1 ldsw [%o7+16], %l2 add %o7, 12, %o7 add %l0, %l1, %l0 add %l0, %l2, %l0 retl nop 3 4 = 12 octets %o7 + 8

10 10 Table On met les paramètres dans une table en mémoire On passe l adresse de la table comme paramètre du sousprogramme On peut donc indexé à partir de cette adresse pour obtenir chacun des paramètres Comme avec la méthode précédente, on peut passer un nombre arbitraire de paramètres.

11 11 Table Pgm: setx Table, %l7, %l0 call Somme nop mov %l0, %l6 Somme: ldsw [%l0], %l1 ldsw [%l0+4], %l2 ldsw [%l0+8], %l3 add %l1, %l2, %l0 add %l0, %l3, %l0 retl nop.section ".rodata".align 4 Table:.word 10, 25, 32

12 12 Pile On met les paramètres au sommet d une pile C est le programme appelant qui s occupe d empiler Le programme appelant et le sous-programme ont accès à un registre qui contient l adresse du sommet de la pile. Le sous-programme dépile les paramètres Empile le résultat sur la pile En SPARC, le registre %sp contient l adresse du sommet de la pile C est une pile biaisée (2047) et il faut ajouter 128 (on va voir plus tard)

13 13 Pile Pgm: mov 10, %l0 dec 8, %sp stx %l0, [%sp ] mov 25, %l0 dec 8, %sp stx %l0, [%sp ] mov 32, %l0 %sp-24 %sp dec stx call 8, %sp %l0, [%sp ] Somme %sp-8 %sp 10 nop ldx [%sp ], %l6

14 14 Pile Somme: ldx [%sp ], %l3 inc 8, %sp ldx [%sp ], %l2 inc 8, %sp ldx [%sp ], %l1 inc 8, %sp add %l1, %l2, %l0 add %l0, %l3, %l0 dec 8, %sp stx %l0, [%sp ] retl nop %sp %sp+8 %sp+16 %sp

15 15 Récursivité Il faut habituellement sauvegarder l environnement de l appelant lors de l exécution d un sous-programme On utilise généralement une pile C est d autant plus vrai pour les sous-programmes récursifs Si l architecture ne fournit qu une seule fenêtre de registres Il faut sauvegarder tous les registres que le sous-programme modifie L endroit le plus adapté est la pile Sur le SPARC, le changement de fenêtre de registres règle le problème

16 16 Récursivité Factoriel: dec 8, %sp stx %o7, [%sp ] dec 8, %sp stx dec stx dec %o1, [%sp ] 8, %sp %l0, [%sp ] 8, %sp %sp-32 %sp-24 %sp-16 %l1 %l0 %o1 stx %l1, [%sp ] %sp-8 %o7 brz,a %o1, fact05 %sp mov 1, %o0 mov %o1, %l0 sub %o1, 1, %o1 call Factoriel nop

17 17 Récursivité brz,a nop %o0, fact05 mulx %l0, %o0, %l1 srlx %l1, 32, %l0 brnz,a %l0, fact05 clr %o0 %sp-32 %sp-24 %l1 %l0 fact05: mov %l1, %o0 ldx [%sp ], %l1 inc 8, %sp %sp-16 %sp-8 %sp %o1 %o7 ldx [%sp ], %l0 inc 8, %sp ldx [%sp ], %o1 inc 8, %sp ldx [%sp ], %o7 inc 8, %sp retl nop

18 18 La pile sous Solaris Espace d adressage d un processus Système 0xFFFFFFFFFFFFFFFF Pile Librairies partagées Système Pile Biais %sp+0x7ff %sp 2047 Tas (heap) Données Instructions Système section.data,.rodata,.bss section.text 0x

19 19 La pile sous Solaris Le contenu de la pile varie selon l utilisation que le programmeur veut en faire Si le programmeur utilise l instruction save Le système d exploitation utilise aussi la pile Si un sous-programme en assembleur est appelé par un programme en langage évolué (par exemple C) Le code généré par le compilateur modifie le contenu de la pile Il faut donc respecter certaines règles d utilisation

20 20 La pile sous Solaris Pour résoudre le manque de fenêtres de registres, le programme et les sous-programmes s allouent un espace sur la pile Appelé «bloc» C est le système d exploitation qui s occupe de sauvegarder dans un bloc l image de tous les registres de la fenêtre utilisée

21 21 La pile sous Solaris Allocation d un bloc %sp %sp %fp %fp save %sp, -nn, %sp save %sp, -mm, %sp restore restore %sp

22 22 La pile sous Solaris Composition d un bloc %sp Données locales Données dynamiques Espace de travail Paramètres additionnels Registres %o0 à %o5 Registres %i0 à %i7 %l0 à %l7 %fp -m octets -n octets -p octets -q octets -48 octets -128 octets Tout programme a accès aux données de son bloc Grâce au registre %sp, avec des déplacements positifs Grâce au registre %fp, avec des déplacements négatifs Tout programme a accès aux données du bloc de l appelant Grâce au registre %fp avec des déplacements positifs Tout bloc doit être aligné sur une frontière de double mot Le 128 ajouté à la valeur du %sp dans les exemples précédents