8. Stack

O stack é uma zona de memória para salvaguarda temporária de dados do programa de diversa natureza. O seu nome advém do tipo de estrutura de dados que implementa ser do tipo last-in-first-out (LIFO), também designada por stack. Esta estrutura de dados tem um funcionamento análogo a uma pilha de objetos: só se consegue retirar da pilha o objeto que se encontra no topo – o que foi lá colocado mais recentemente – e só se consegue colocar um novo objeto sobre o topo da pilha – apenas sobre o objeto anteriormente lá colocado.

O P16 dispõe de um registo específico e duas instruções para manusear o stack. O registo R13, neste contexto designado stack pointer (SP), destina-se a guardar permanentemente o endereço corrente do topo do stack. A instrução push coloca o conteúdo de um registo no topo do stack e a instrução pop retira um valor do topo do stack, colocando-o num registo. As instruções push e pop transferem o conteúdo completo de um registo (uma word), ou seja, não é possível transferir apenas um byte como acontece com as instruções ldrb e strb.

A instrução push começa por decrementar o registo SP de duas unidades e em seguida transfere o conteúdo do registo indicado para a posição do stack definida por SP.

A instrução push rs é equivalente à sequência

sub  sp, sp, #2
str  rs, [sp]

A instrução pop realiza a operação inversa do push. Começa por incrementar o registo SP de duas unidades e em seguida transfere o conteúdo da posição do stack, definida por SP, para o registo indicado.

A instrução pop rd é equivalente à sequência

ldr  rd, [sp]
add  sp, sp, #2

Figura 8.1 Ilustração do funcionamento da instrução push

A Figura 8.1 ilustra o efeito da execução da instrução push r11. Antes da execução o SP contém o endereço 0x4008. Ao executar a instrução push o processador começa por decrementar o SP de duas unidades passando para 0x4006. Em seguida escreve o byte menos significativo de R11 (0x55) na posição de endereço 0x4006 e o byte mais significativo de R11 (0x33) na posição de endereço 0x4007. O posicionamento dos bytes segue o critério little-endian.

Figura 8.2 Ilustração do funcionamento da instrução pop

A Figura 8.2 ilustra o efeito da execução da instrução pop r12. Antes da execução o SP contém o endereço 0x4006. Ao executar a instrução pop, o processador começa por transferir o conteúdo da posição de endereço 0x4006 (0x55) para o byte menos significativo de R12 e o conteúdo da posição de endereço 0x4006 (0x33) para o byte mais significativo de R12. Em seguida incrementa o SP para o endereço 0x4008. O conteúdo das posições de memória 0x4006 e 0x4007 não é alterado, mas estas posições ficam disponíveis para serem reutilizadas na próxima instrução push.