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CHAPITRE 10
Les sous-programmes
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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.
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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)
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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?
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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
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Fenêtre de registres
• Peut être utilisé lorsque l’architecture supporte le concept de
fenêtre de registres
Pgm:
mov
10, %o0
mov
25, %o1
call
Somme
mov
32, %o2
mov
%o0, %l6
…
Somme:
save
%sp, -208, %sp
add
%i0, %i1, %i0
add
%i0, %i2, %i0
ret
restore
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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
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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
• %𝑜7 + 8 + 𝑛 × 4 donne l’adresse de retour du sous-
programme, avec n paramètres.
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Adresse de retour
Pgm:
call
Somme
nop
.word
10
.word
25
.word
32
mov
%l0, %l6
…
Somme:
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
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Table
• On met les paramètres dans une table en mémoire
• On passe l’adresse de la table comme paramètre du sous-
programme
• 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.
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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
Table:
.section
".rodata"
.align
4
.word
10, 25, 32
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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)
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Pile
Pgm:
mov
10, %l0
dec
8, %sp
stx
%l0, [%sp+2047+128]
mov
25, %l0
dec
8, %sp
stx
%l0, [%sp+2047+128]
mov
%sp-24
32
32, %l0
%sp-16
25
dec
8, %sp
%sp-8
10
stx
%l0, [%sp+2047+128]
call
Somme
nop
ldx
…
[%sp+2047+128], %l6
%sp
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Pile
Somme:
ldx
[%sp+2047+128], %l3
inc
8, %sp
ldx
[%sp+2047+128], %l2
inc
8, %sp
ldx
[%sp+2047+128], %l1
inc
8, %sp
add
%sp
32
%l1, %l2, %l0
%sp+8
25
add
%l0, %l3, %l0
%sp+16
10
dec
8, %sp
%sp+24
stx
%l0, [%sp+2047+128]
67
retl
nop
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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
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Récursivité
Factoriel:
dec
8, %sp
stx
%o7, [%sp+2047+128]
dec
8, %sp
stx
%o1, [%sp+2047+128]
dec
8, %sp
stx
%l0, [%sp+2047+128]
dec
8, %sp
stx
%l1, [%sp+2047+128]
%sp-32
%l1
%sp-24
%l0
%sp-16
%o1
%sp-8
%o7
%sp
brz,a
%o1, fact05
mov
1, %o0
mov
%o1, %l0
sub
%o1, 1, %o1
call
Factoriel
nop
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Récursivité
brz,a
%o0, fact05
nop
mulx
%l0, %o0, %l1
srlx
%l1, 32, %l0
brnz,a
%l0, fact05
clr
%sp-32
%l1
%o0
%sp-24
%l0
mov
%l1, %o0
%sp-16
%o1
%sp-8
ldx
[%sp+2047+128], %l1
%o7
inc
8, %sp
ldx
[%sp+2047+128], %l0
inc
8, %sp
ldx
[%sp+2047+128], %o1
inc
8, %sp
ldx
[%sp+2047+128], %o7
inc
8, %sp
fact05:
retl
nop
%sp
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La pile sous Solaris
• Espace d’adressage d’un processus
Système
0xFFFFFFFFFFFFFFFF
Pile
Pile
%sp+0x7FF
Librairies
partagées
Biais
%sp
Système
Tas (heap)
Données
Instructions
Système
2047
section .data, .rodata, .bss
section .text
0x0000000000000000
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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
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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
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La pile sous Solaris
• Allocation d’un bloc
%sp
%fp
%sp
%fp
%sp
save %sp, -nn, %sp
save %sp, -mm, %sp
restore
restore
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La pile sous Solaris
• Composition d’un bloc
%fp
%sp
Données locales
-m octets
Données
dynamiques
-n octets
Espace de travail
-p octets
Paramètres
additionnels
-q octets
•
•
•
Registres
%o0 à %o5
-48 octets
Registres
%i0 à %i7
%l0 à %l7
-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