Булатов В.Н. Архитектура микропроцессороной системы, состав машинных команд и основы программирования микропроцессорной системы на ассемблере

Подождите немного. Документ загружается.

1) Запись в стек.

а) Ассемблер: PUSH dst; Комментарий: Stack:=<dst>.

Примечание – dst —только двухбайтовый источник, так как слова

стековой памяти —двухбайтовые.

Рисунок 5 —Организация стека

б) Машинный код операции:

2) Чтение из стека.

а) Ассемблер: POP dst; комментарий: dst:=<Stack>.

Примечание – dst —только двухбайтовый приемник.

б) Машинный код операции:

Рассмотрим пример.

Пример — Составить команду: Stack:=<DX>.

Ответ:

а) Ассемблер: PUSH DX.

б) Машинный код:

Адресную часть dst КОПа составляем по аналогии с примерами,

приведенными в главе 3. Получаем после перевода в H-код: FFF2.

Существуют стековые команды и для сегментных регистров.

1) Запись в стек: Stack:=<RS>.

а) Ассемблер: PUSH RS;

б) Машинный код:

2) Чтение стека: RS:=<Stack>.

а) Асеемблер: POP RS;

б) Машинный код:

Физический адрес стека определяется, как уже отмечалось в главе

2, следующим образом:

A:=SS:SP.

Следовательно, основание стековой памяти (когда еще не было

сделано ни одной записи) назначается так: сначала значение сегмента

SS, а затем значение SP. Как это делается — было уже рассмотрено в

примере с определением физического адреса для пересылки данных

(глава 3, пример 5).

Подводя итог, следует заметить, что далее уже не будет столько

внимания уделяться синтезу КОП, а основное внимание будет уделено

изучению результатов действия специальных групп команд, таких как:

декремент, инкремент, сдвиг, команды АЛУ, ветвлений, ввода-вывода и

прерываний.

5 Команды сдвигов и приращений.

5.1 Команды приращений

Начнем изучение указанной группы команд с наиболее простой. Это команды

приращений (команды инкремента-декремента) dst. Суть действия этих команд:

dsr:=<dsr>+1, если была команда инкремента;

dst:=<dsr>-1, если была команда декремента.

Эти команды существуют для перебора адресов данных, для

организации счетчиков и воздействуют своими результатами на флажки,

кроме CF. То, что сохраняется CF —это сделано специально. Дело в

том, что счетчики функционально реализованы как генераторы кодов

двоичных чисел. Сколько, например, может быть комбинаций у

двухразрядного реверсивного счетчика? 2

=4. Нарисуем диаграмму его

состояний (состояния представлены в двоичном коде):

Рисунок 6

Суть этого автомата — организовать переход от одного состояния

счетчика к последующему. Поэтому арифметического действия здесь

нет, и переполнения быть не может, а значит и не может быть

воздействия на флажок переполнения (CF). Он остается неизменным.

В том числе, когда есть переход от 11 к 00 или наоборот.

1) Команда инкремента.

а) Ассемблер: INC dst; Комментарий: dst:=<dst>+1.

б) Машинный КОП:

2) Команды декремента.

а) Ассемблер: DEC dst; Комментарий: dst:=<dst>-1.

б) Машинный КОП:

Пример 1 — Пусть в ячейке ОЗУ с адресом 1FD5 находится

значение FF. Эту ячейку необходимо обнулить.

Ответ: Составляем команду инкремента:

INC BYTE [1FD5]

После выполнения этой команды в заданной ячейке памяти: FF+1=00.

Пример 2 — Пусть в регистре CX все биты находятся в состоянии

«0», то есть <CX>=0000.

Ответ: Применим к нему команду DEC CX. После выполнения

команды в CX будет FFFF, то есть все биты будут установлены в «1».

Эти примеры показывают, что при выполнении команд INC dst и

DEC dst у счетчика нет крайних комбинаций, так как цикл является

замкнутым.

5.2 Команды сдвига

МП 8086 реализует 8 типов сдвигов. Эти 8 типов делятся на

2 группы:

1) логические сдвиги;

2) арифметические сдвиги.

Давайте сначала разберемся с характеристиками этих сдвигов.

1) Логический сдвиг. Главная его отличительная особенность –

цикличность (неразрывность) сдвигаемого слова. Например:

2) Арифметический сдвиг. Главная отличительная собенность –

заполнение освобождающихся при сдвиге разрядов нулями (правда,

есть исключение, но об этом чуть ниже). Это необходимо, например, для

умножения:

138*

1472

Здесь второе произведение, поскольку оно умножается на 30,

сдвигаем влево на 1 десятичный разряд, а на место * мы должны

поставить 0. Но так как нас этому не учили, мы его и не ставим (потому

что этот ноль ничего не значит в общей сумме). Но в алгоритме

арифметического сдвига этот ноль должен появляться безусловно.

Чтобы не рассматривать 8 форматов КОП команд, обобщим их в

один:

В таблице 4 приведены ассемблеры всех команд сдвига с комментариями

ввиде схем. Из формата КОП следует, что появился некий новый признак

V(D9).

Таблица 4 —Команды сдвига

Дело в том, что МП 8086 может выполнить сдвиг на один разряд

или сразу на несколько. Это определяет разряд D9 в КОП. Рассмотрим

случаи для различных значений V.

а) V=0; сдвиг на 1 разряд (i=1). Обязательная форма ассемблера

(примеры):

1) ROL BX,1; (содержимое BX сдвинуть циклически влево на

1 разряд);

2)SHL BYTE [1CD0],1 (содержимое ячейки ОЗУ с адресом

1CD0 сдвинуть арифметически влево на 1 разряд);

б) V=1; сдвиг на число разрядов, где число по умолчанию берется

из регистра CL (i=CL). Обязательная форма ассемблера (примеры):

1) RСL AX,CL; (Содержимое AX сдвинуть циклически влево

на число разрядов, где число сдвигов n=<CL>;

2) SHL WORD [1CD0],CL (содержимое слова, хранящегося в

ячейках памяти M1CD1, M1CD0 , сдвинуть арифметически влево на

число разрядов, где число сдвигов n=<CL>.

Сформулируем краткие характеристики к схемам (таблица 4)

выполнения команд сдвига, учитывая, что указанные схемы практически

полностью отражают действия команд.

Команды 3-й и 4-й строчки отличаются от 1-й и 2-й тем, что в

команде циклического сдвига появляется дополнительный разряд : CF.

Это свойство позволяет, в случае необходимости, спрятать один бит

слова в CF, произвести нужные операции над оставшейся частью слова

и вернуть обратным сдвигом спрятанный бит в CF на место.

В частности, это можно использовать при преобразовании

отрицательного числа из прямого кода в дополнительный и наоборот.

Нижние четыре строчки таблицы касаются арифметических

сдвигов. Причем, тип команды: 110

— формальный, а результаты ее

выполнения — бессмысленны. А вот нижняя команда используется

достаточно часто.

Из схемы следует, что тип 111

отличается от типа 101

тем, что

вместо нулей при арифметическом сдвиге вправо освобождающиеся

разряды заполняются содержимым старшего бита. А учитывая, что в

старшем бите у чисел со знаком находится знак (вспомним, что «+» = 0,

«-» = 1), то этот тип сдвига, сохраняя знак, сдвигает само число вправо.

При этом, если число положительное, то освобождающиеся разряды

заполняются нулями (после знака). А если отрицательное число, то —

единицами. При преобразовании числа в прямой код эти единицы

превращаются в нули.

Пример 3 — Пусть в регистре XD находятся данные OFFE.

Сдвинуть арифметически это число влево на 3 разряда.

Ответ: Составляем программу в ассемблере:

MOV CL, 03; Задаем в CL число сдвигов

SHL DX, CL; и сдвигаем <DX> влево.

После выполнения программы: DX=7FFO.

6 Арифметико-логические команды

По назначению арифметико-логические команды (команды АЛУ)

разделяются на две группы:

а) арифметические;

б) логические.

По кодам операции они разделяются на (2 типа x 8 видов) =

16 команд. Схемы выполнения 2-х типов команд АЛУ приведены на

рисунке 7.

Рисунок 7 — Схема выполнения команд АЛУ

Рассмотрим обобщенные КОПы для этих типов команд АЛУ.

а) 1-й тип: машинный код команд АЛУ для команд типа:

dst:=<dst> операция <src>.

б) 2-й тип: машинный код команд АЛУ с непосредственными

данными (вместо src указывают данные в качестве второго числа):

dst:=<dst> операция data.

Здесь в разряде D9 указывают знаковый признак данных.

1) Если S=0, то data — беззнаковый операнд, и длина его

соответствует: при W=0 —байт; при W=1 — слово.

2) Если S=1, то:

а) data длиной только в 1 байт;

б) D7 —знак; число воспринимается в дополнительном коде;

в) если dst — слово, то data расширяется до слова (знак

переносится в D15).

Все эти тонкости, на первый взгляд, являются запутанными, но если

отталкиваться от четкого представления, как в цифровой электронике

представляются положительные и отрицательные числа со знаком и без

знака, и как реализуются операции сложения и вычитания (последняя

заменяется сложением с дополнительным кодом вычитаемого), то все

встанет на свои места.

В таблице 5 представлены команды в ассемблере и комментарии

для всех типов команд. Коды типов команд приводятся не по порядку, а

по смыслу, связанному с назначением групп родственных команд. Все

команды АЛУ, приведенные в таблице 5, воздействуют на флаги.

Таблица 5 —Команды АЛУ

№

п/п

Вид

команд

Ассембле

Комментарий для команд АЛУ, содержащих:

а) dst и src (тип 1) б) dst и data (тип2)

1 000 ADD dst:=<dst>+<src> dst:=<dst>+data

2 010 ADC dst:=<dst>+<src>+<cf> dst:=<dst>+data+<cf>

3 101 SUB dst:=<dst>-<src> dst:=<dst>-data

4 011 SBB dst:=<dst>-<src>-<cf> dst:=<dst>-data-<cf>

dst:=<dst>∨<src> dst:=<dst>∨data

5 001 OR

(дизъюнкция —ИЛИ)

dst:=<dst>∧<src> dst:=<dst>∧data

6 100 AND

(конъюнкция —И)

dst:=<dst>+<src> dst:=<dst>+data

7 110 XOR

(сложение по модулю 2)

<dst>-<src> <dst>-data

8 111 CMP

(компарация — сравнение)

Рассмотрим команды АЛУ в порядке номеров пунктов таблицы 5.

6.1 Команды сложения

а) Сложение содержимым dst и src; результат — в dst.

Ассемблер с комментариями (примеры):

ADD AX,BX ; AX:=<AX>+<BX>

ADD SI,[1CDO] ; SI:=<SI>+<M

1СD0

в) Сложение содержимого dst и данных, указанных в команде.

Ассемблер c комментариями (примеры):

ADD CX,1350

; CX:=<CX>+1350

ADD BYTE [1500], 2F ; M

1500

:=<M

1500

>+2F

ADD WORD [1500],20 ; M

1501

1500

:=<M

1501

1500

>+(-02)

Составим машинный код последней команды, используя таблицу

5 для определения вида команды и таблицу 3 (глава 3) для определения

адреса dst:

83 06 00 15 FE

КОП Адрес data

FE —это не что иное, как дополнительный код отрицательного числа:

20 (H-код). Действительно, если преобразовать -02 из прямого кода в

дополнительный, то и получим FE:

S Мантисса

-2

= 1 0000010

инверсия S —место знака

1 1111101

+0 0000001

1 1111110 = FE

Следовательно, эту же операцию можно представить так: ADD

WORD [1500],FE? Оказывается, нельзя. Поскольку не указан знак, а

любой редактор ассемблера дополняет байт или слово в части старших

бит нулями (то есть их можно не указывать), то в результате работы

транслятора для команды ADD WORD [1500],FE получится следующий

машинный код:

8306

0015 FE00

КОП Адрес data

И полный ассемблер этой команды будет таков:

ADD WORD [1500],OOFE

А это совсем другая команда.

6.2 Команда сложения с учетом переноса

Эта команда складывает не просто 2 числа, а добавляет к ним

<CF>. Это замечательная команда, потому что без нее невозможно было

бы достаточно просто складывать многобайтовые числа. Возьмем

пример для десятичных чисел:

+36

85 и 1 держим в уме. Единица —это перенос: CF = 1.

Естественно, что если при сложении старших чисел не учитывать

перенос от предыдущей суммы, то результат будет неверным. Чтобы 2-я

сумма была корректной, необходимо ее сложить с переносом: