Сушкин И.Н. Вычислительная техника и информационные технологии. Курс лекций
Подождите немного. Документ загружается.
91
Для коррекции команд умножения неупакованных ВСD-чисел
применяют команду ААМ. Эту же команду можно применять для
преобразования двоичного числа в регистре AL (от 0 до 99) в неупакованное
BCD-число, которое будет размещено в регистре AX: старшая цифра
результата – в АН, а младшая – в AL.
При выполнении деления неупакованных ВСD-чисел корректирующей
командой является команда AAD, но коррекция выполняется до основной
операции, выполняющей непосредственно деление одного ВСD-числа на
другое ВСD-число. Команду AAD также, как и команду ААМ, можно
использовать для перевода неупакованных ВСD-чисел из диапазона 0…99 в
их двоичный эквивалент.
Арифметические операции над упакованными двоично-десятичными
числами.
Упакованные ВСD-числа можно только складывать и вычитать, для
выполнения других действий их нужно преобразовывать или в
неупакованный формат, или в двоичное представление.
Коррекцию результатов сложения производит команда DAA. Она
преобразует содержимое регистра AL в две упакованные десятичные цифры.
Если результат сложения больше 99, то получившаяся в результате сложения
единица запоминается в флаге CF, тем самым учитывается перенос в
старший разряд.
Для коррекции результатов вычитания используется команда DAS.
По результатам выполнения арифметических операций
устанавливаются все флаги.
К группе арифметических операций относятся также две команды,
осуществляющие расширение со знаком 8- и 16-разрядных операндов. Эти
команды играют вспомогательную роль при подготовке операнда
используемого в качестве делимого. При выполнении деления в зависимости
от разрядности делителя делимое размещается либо в 16-разрядном
регистре АХ, либо в регистрах DX-АХ. При делении чисел со знаком перед
заполнением указанных регистров требуется анализировать знак делимого и
заполнять регистр или нулями, если делимое является положительным
числом, или единицами, если делимое отрицательное. Для этого
используются команды CBW (Расширение со знаком байта до слова) и CWD
(расширение со знаком слова до двойного слова). По этим командам старший
разряд числа, находящегося в регистре AL (или АХ), записывается во все
разряды регистра АН (или DX).
2.4.3.3. Логические команды
Система команд микропроцессора содержит пять команд,
поддерживающих реализацию четырёх булевых функций:
92
- поразрядное логическое умножение (логическое И) выполняет
команда AND;
- поразрядное логическое сложение (логическое ИЛИ) – команда OR;
- поразрядное логическое исключающее сложение (ИСКЛ. ИЛИ) –
команда XOR;
- поразрядное отрицание (логическое НЕ) – команда NOT.
К этой же группе команд относится команда TEST (проверка), которая
состоит в поразрядном логическом умножении (И) операндов без занесения
результатов умножения в приёмник и служит для анализа содержимого
источника по значениям флагов PF, SF и ZF.
Все двухоперандные команды AND, OR, XOR и TEST имеют
одинаковые форматы, однооперандная команда NOT осуществляет
инвертирование операнда и имеет один формат.
2.4.3.4. Команды сдвига
Все команды сдвига перемещают биты операнда влево или вправо, они
имеют следующую структуру: КОП операнд, счётчик сдвига.
Счётчик циклов может задаваться двумя способами:
- статически, когда значение числа сдвигов задаётся с помощью
непосредственного операнда;
- динамически, при этом значение числа сдвигов заносится в регистр
CL перед выполнением команды сдвига. Следует отметить, что, несмотря на
то, что регистр AL восьмибитовый, микропроцессор воспринимает только
значения пяти младших битов счётчика, то есть значение лежит в диапазоне
от 0 до 31.
Все команды сдвига устанавливают флаг переноса CF за счёт сдвига
очередного бита. По принципу действия команды сдвига делятся на два типа:
команды линейного сдвига и команды циклического сдвига.
Линейный сдвиг. При линейном сдвиге осуществляется следующий
алгоритм:
- очередной сдвигаемый бит устанавливает флаг CF;
- бит, вводимый в операнд с другого конца, получает значение 0.
Команды линейного сдвига делятся на: логические и арифметические.
К командам линейного логического сдвига относятся следующие:
SHL (Shift Logical Left) – логический сдвиг влево (рис. 2.13)
0
7 6 5 4 3 2 1 0
93
Флаг cf
Рис.2.13. Схема работы команды логического сдвига влево SHL
SHR (Shift Logical Right) – логический сдвиг вправо (рис. 2.14).
0
7 6 5 4 3 2 1 0
Флаг cf
Рис. 2.14. Схема работы команды логического сдвига вправо SHR
Команды арифметического линейного сдвига особым образом
работают со знаковым разрядом операнда:
SAL (Shift Arithmetic Left) – арифметический сдвиг влево. Команда
практически совпадает с командой SHL (рис. 2.15).
0
7 6 5 4 3 2 1 0
Флаг cf
Рис. 2.15. Схема работы команды арифметического сдвига влево SAL
SAR (Shift Arithmetic Right) – арифметический сдвиг вправо (рис. 2.16)
Знак
7 6 5 4 3 2 1 0
Флаг cf
Рис. 2.16. Схема работы команды арифметического сдвига вправо SAR
0
94
Команды арифметического сдвига позволяют выполнить умножение и
деление операнда на степени двойки, скорость их выполнения выше, чем у
команд умножения и деления.
Циклический сдвиг. Подобные команды бывают двух типов:
- команды простого циклического сдвига;
- команды циклического сдвига через флаг переноса.
К командам простого циклического сдвига относятся:
ROL (Rotate Left) – сдвигаемые влево биты записываются в тот же
операнд справа (рис. 2.17).
0
7 6 5 4 3 2 1 0
Флаг cf
Рис. 2.17. Схема работы команды простого циклического
сдвига вправо ROL
ROR (Rotate Right) – сдвигаемые вправо биты записываются в тот же
операнд (рис. 2.18).
0
7 6 5 4 3 2 1 0
Флаг cf
Рис. 2.18. Схема работы команды простого циклического сдвига влево ROR
Команды циклического сдвига через флаг переноса CF отличаются от
команд простого циклического сдвига тем, что сдвигаемый бит не сразу
попадает в операнд с другого его конца, а сначала записывается во флаг
переноса CF. К таким командам относятся следующие:
RCL (Rotate through Carry Left) – циклический сдвиг влево через
перенос. Сдвигаемые биты поочерёдно становятся значением флага CF (рис.
2.19)
0
7 6 5 4 3 2 1 0
95
Флаг cf
Рис. 2.19. Схема работы команды циклического сдвига влево
через флаг переноса ROR
RCR (Rotate through Carry Right) – циклический сдвиг вправо через
перенос. Сдвигаемые биты поочерёдно становятся значением флага CF (рис.
2.20)
7 6 5 4 3 2 1 0
0 Флаг cf
Рис. 2.20. Схема работы команды циклического сдвига вправо
через флаг переноса RСR
2.4.3.5. Команды обработки строк данных
Строкой называют последовательность байтов, размещаемую в
смежных ячейках памяти. Команды обработки строк данных также называют
цепочечными командами. Цепочка – понятие несколько более широкое, чем
строка, и предполагает размерность операнда большую, чем байт (слово или
двойное слово). Особенность всех цепочечных команд в том, что они, кроме
обработки текущего элемента цепочки, осуществляют ещё и автоматическое
продвижение к следующему элементу данной цепочки. Команды,
обрабатывающие двойное слово, по понятным причинам в системе команд
I8086-процессора отсутствуют.
Перечислим эти команды:
- пересылка цепочки, производится копирование элементов из одной
области памяти в другую:
MOVS адрес приёмника, адрес источника
MOVSB
MOVSW
MOVSD
- сравнение цепочек, производится сравнение элементов цепочки-
источника с элементами цепочки-приёмника:
CMPS адрес приёмника, адрес источника
CMPSB
CMPSW
96
CMPSD
- cканирование цепочки, производится поиск некоторого значения в
области памяти. Искомое значение предварительно должно быть загружено в
аккумулятор.
SCAS адрес приёмника
SCASB
SCASW
SCASD
- загрузка элементов из цепочки, извлекается элемент цепочки и
помещается в аккумулятор:
LODS адрес источника
LODSB
LODSW
LODSD
- сохранение элемента в цепочке, переносится значение аккумулятора в
элемент цепочки:
STOS адрес приёмника
STOSB
STOSW
STOSD
Следующие ниже перечисленные команды также отсутствуют в
системе команд I8086.
- получение элементов цепочки из порта ввода-вывода
INS адрес приёмника, номер порта
INSB
INSW
INSD
- вывод элементов цепочки в порт ввода-вывода
OUTS адрес приёмника, номер порта
OUTSB
OUTSW
OUTSD
В сочетании со многими цепочечными командами используют
префиксы повторения:
REP
REPE или REPZ
REPNE или REPNZ
Цепочечная команда без префикса выполняется один раз. Размещение
префикса перед командой (в поле метки) заставляет её выполняться в цикле.
Префикс REP используется с командами MOVS и STOS, при этом
данные команды выполняются до тех пор, пока содержимое в регистре СХ не
97
станет равным нулю (после выполнения каждой команды содержимое
регистра CX (ЕСХ) автоматически декрементируется).
Префиксы REPE и REPZ являются синонимами, они заставляют
цепочечную команду выполняться до тех пор, пока содержимое регистра СХ
(ЕСХ) не равно нулю или флаг ZF равен 1. Наиболее эффективно
использовать эти префиксы с командами CMPS и SCAS.
Префиксы повторения REPNE и REPNZ также синонимы, они
заставляют цепочечную команду циклически выполняться до тех пор, пока
содержимое регистра СХ (ЕСХ) не равно нулю или флаг ZF равен нулю. При
невыполнении одного из этих условий работа команды прекращается.
Данные префиксы часто используют с командами CMPS и SCAS, но для
поиска совпадающих элементов цепочки.
Важно отметить формирование физических операндов: цепочка-
источник находится в текущем сегменте данных, определяемых регистром
DS, цепочка-приёмник должна быть в дополнительном сегменте данных,
адресуемом сегментным регистром ES. Таким образом, полные физические
адреса операндов цепочечных команд следующие:
- адрес источника – пара DS:EI;
- адрес приёмника – пара ES:DI.
Для цепочечных команд существует понятие направления обработки
строк:
- от начала цепочки к её концу, т. е. в направлении возрастания адресов;
- от конца цепочки к её началу, т. е. в направлении убывания адресов.
С этой целью используется флаг направления DF в регистре флагов:
- если DF = 0, то значения индексных регистров SI, DI будут
автоматически увеличиваться;
- если DF=1, то значения индексных регистров SI, DI будут
автоматически уменьшаться.
2.4.3.6. Команды передачи управления
При выполнении программ есьма часто возникают ситуации, когда
принимается решение о ветвлении в программе, т. е. о переходе в другую
точку программы. Это решение может быть безусловным, когда переход к
другой команде, находящейся на некотором удалении от текущей команды,
обязателен, или условным, когда переход зависит от выполнения некоторых
условий. Команды передачи управления изменяют содержимое регистров CS
и IP (дальний переход) или только IP (ближний переход).
Группу команд передачи управления можно разделить на четыре типа:
- безусловные переходы;
- условные переходы;
- циклы;
98
- прерывания.
Безусловные переходы. Команды безусловных переходов включают
три мнемокода: JMP (безусловный переход), CALL (вызов подпрограмм) и
RET (возврат из подпрограммы).
По команде JMP можно осуществить переход в любую точку
программы, расположенную как в текущем сегменте данных (ближний
переход), так и в другом сегменте (дальний переход). При переходе в
пределах текущего сегмента используются первые три формата команды
JMP. Первый формат позволяет перейти к любой команде внутри текущего
сегмента, для чего к содержимому IP добавляется в дополнительном коде
16-разрядное смещение, старший разряд которого является знаковым.
Второй, укороченный формат позволяет перейти к точке программы,
отстоящей не более чем на – 128; +127 адресов от команды JMP. Третий
формат осуществляет загрузку указателя команд IP 16-разрядным числом,
размещённым по исполнительному адресу ЕА, которое определяется
постбайтом (косвенный переход).
Четвёртый и пятый форматы позволяют производить межсегментные
переходы: в четвёртом формате во втором и третьем байтах формата указан
относительный адрес точки перехода, а в четвёртом и пятом – новое значение
CS.
Команда CALL используется в тех случаях, когда некоторый участок
программы требует неоднократного повторения, CALL – это команда вызова
подпрограммы или процедуры. Она имеет такие же форматы, что и команда
JMP, за исключением укороченного. При выполнении команды CALL
происходит автоматическое запоминание в стеке текущих значений
регистров CS и IP (адрес возврата из подпрограммы). В конце подпрограммы
ставится команда RET, по которой из стека возвращаются сохранённые
значения в CS и IP. При возврате из подпрограмм, расположенных в текущем
сегменте кода, применяются первые два формата команды RET, причём
второй формат отличается от первого тем, что к содержимому указателя
стека добавляется константа, записанная во 2-м и 3-м байтах команды. Этот
приём позволяет сбрасывать значения, записанные в стек при выполнении
этой подпрограммы и не используемые в дальнейшем.
Для межсегментного возврата применят третий и четвёртый форматы
RET, которые обеспечивают восстановление регистров CS и IP.
Условные переходы. Команды условных переходов позволяют
принимать решения о переходе в зависимости от некоторых условий.
Микропроцессор имеет 18 команд условных переходов, позволяющих
проверить:
- отношение между операндами со знаком («больше– меньше»);
- отношение между операндами без знака («выше – ниже»);
- состояние арифметических флагов ZF, SF, CF, OF, PF.
99
Термины «больше-меньше» и «выше-ниже» происходят от
соответсвующих английских терминов «greater-less» и «above-below».
Первые буквы этих терминов входят в состав мнемонических обозначений
соответствующих команд условного перехода. Мнемокод команд начинается
буквой J. Для того, чтобы принять решение о переходе, сначала должно быть
сформировано условие, на основании которого и будет принято решение о
передаче управления:
- это может быть любая команда, изменяющая состояние регистра флагов;
- команда сравнения CMP, сравнивающая значения двух операндов;
- состояние регистра СХ.
Все команды условных переходов имеют одинаковый формат, в первом
байте задаётся код операции, а во втором – 8-разрядное смещение, которое
рассматривается как число со знаком, позволяющее осуществить изменение
адреса в диапазоне от –128 до +127. При необходимости более отдалённого
перехода по выполнению условия используется дополнительно команда
безусловного перехода.
В таблице 2.9 приведены значения аббревиатур в названиях команд
условных переходов.
Таблица 2.9
Мнемоническое
обозначение
Английский Русский Тип
операндов
E e
Egual
Равно
Любые
N n Not Не Любые
G g Greater Больше Числа
со знаком
L l Less Меньше Числа со
знаком
A a Above Выше, в смысле
«больше»
Числа
без знака
B b Below Ниже, в смысле
«меньше»
Числа
Без знака
В таблице 2.10 приведён перечень команд условного перехода для
команды CMP операнд 1, операнд 2.
Таблица 2.10
Типы
операндов
Мнемоничес
кое
обозначение
Критерий условного
перехода
Значение флагов
для осуществления
перехода
Любые je
операнд
_
1= операнд
_
2
Zf = 1
Любые jne
операнд
_
1<> операнд
_
2
Zf = 0
Со знаком jl /jnge
операнд
_
1< операнд
_
2 Sf
<
>
of
Со знаком jle /jng
операнд
_
1<= операнд
_
2
Sf
<
>
of or zf =1
100
Со знаком jg /jnle
операнд
_
1> операнд
_
2
Sf = of and zf = 0
Со знаком jge /jnl
операнд
_
1= >операнд
_
2
Sf = of
Без знака Jb/jnaе
операнд
_
1<операнд
_
2
Cf =1
Без знака jbе /jnа
операнд
_
1<= операнд
_
2
Cf =1 or Zf =1
Без знака ja /jnbе
операнд
_
1> операнд
_
2
Cf = 0 and Zf = 0
Без знака jae /jnb
операнд
_
1= >операнд
_
2
Cf = 0
Мнемоническое обозначение части команд условного перехода
отражает название флага, с которым они работают. В таблице 2.11 приведены
названия флагов и соответствующие команды условного перехода.
Таблица 2.11
Название флага Номер бита
в регистре флагов
Команда
условного
перехода
Значение флага
для
осуществления
перехода
Флаг переноса CF 1 JC CF=1
Флаг чётности PF 2 JP PF=1
Флаг нуля ZF 6 JZ ZF=1
Флаг знака SF 7 JS SF=1
Флаг переполнения OF 11 JO OF-1
Флаг переноса CF 1 JNC CF=0
Флаг чётности PF 2 JNP PF=0
Флаг нуля ZF 6 JNZ ZF=0
Флаг знака SF 7 JNS SF=0
Флаг переполнения OF 11 JNO OF=0
Регистр CX, кроме того, что он является регистром общего назначения,
имеет определённое функциональное назначение – он выполняет роль
счётчика в командах управления циклами и при работе с цепочками
символов. В связи с этим существуют две команды условного перехода:
- JCXZ – переход, если СХ нуль (для I8086);
- JECXZ – переход, если ЕСХ нуль.
Команды организации циклов. Для удобства выполнения
вычислительных циклов в систему команд введена группа из трёх команд,
облегчающая программирование циклов. Эти команды используют регистр
СХ(ЕСХ) как счётчик цикла.
- LOOP – повторить цикл.
- LOOPЕ/LOOPZ – повторить цикл, пока СХ< >0 или ZF=0.
- LOOPNE/LOOPNZ – повторить цикл, пока СХ< >0 или ZF=1.