Практическая работа специальности 09.02.01.

Практическое занятие № 14

Тема: «Изучение системы команд Ассемблера. Команды пересылки данных и арифметические команды»

Цель: изучить использование регистров процессора, изучить команды пересылки и арифметические команды в языке Ассемблер.

Теория

Процессор способен выполнять команды, находящиеся в памяти в виде двоичных кодов. В процессорах iх86 длина команды может составлять от 1 до 12 байт. Первый байт команды содержит код операции, а также некоторую дополнительную информацию (например, о длине обрабатываемых данных). Данные, подлежащие обработке, называются операндами. Каждый операнд может представлять собой байт или слово и находиться в регистре общего назначения или в памяти. Кроме того, существуют команды, использующие в качестве операндов последовательности байтов или слов (строки).

Разрабатывать программу, записывая все команды непосредственно в двоичной кодировке, очень трудно. С другой стороны, языки программирования высокого уровня, такие, как Паскаль или Си, намного облегчают написание программ, но они не дают доступа ко всем ресурсам компьютера; размер получаемого кода оказывается значительным. «Золотой серединой» здесь оказывается язык Ассемблер. В этом языке каждой команде процессора соответствует мнемонический код (или мнемокод), т.е. код, удобный для запоминания. Кроме кодов команд, Ассемблер содержит директивы, т.е. служебные инструкции, определяющие формат программы, данных и т.п. Существуют как самостоятельные Ассемблер-системы, так и встроенные в языки высокого уровня (например, в системе Borland Pascal).

Использование регистров процессора

Регистр – специально отведенная память для временного хранения каких-то данных. Микропроцессоры i8086 имеют 14 регистров.

Таблица 6.1 – Регистры данных (регистры общего назначения, РОН)

РОН могут использоваться программистом по своему усмотрению (за исключением некоторых случаев). В них можно хранить любые данные: числа, адреса и пр. В верхнем ряду таблицы 6.1 находятся шестнадцатиразрядные регистры, которые могут хранить числа от 0 до 65535 или от 0h до FFFFh в шестнадцатеричной системе счисления. В следующей строке расположен ряд восьмиразрядных регистров. В них можно загружать максимальное число 255 (FFh). Они представляют собой старшую (High) и младшую (Low) половинки шестнадцатиразрядных регистров.

Таблица 6.2 – Регистры-указатели

Регистры SI и DI используются в строковых операциях.

Таблица 6.3 – Сегментные регистры

Сегментные регистры необходимы для обращения к тому или иному сегменту памяти.

Команды пересылки данных и загрузки

Таблица 6.4 – Команды пересылки данных, загрузки адресов

Команда MOV (to move – передвигать, перемещать) осуществляет пересылку байта или слова из источника (это второй операнд, «op2») в место назначения (первый операнд, он же операнд-получатель, «op1»). В качестве источника и получателя могут служить РОН, индексный или сегментный регистр, ячейка памяти. Источником могут также являться данные (константа), непосредственно указанные в команде.

Пример

MOV AX, 5050 – записать число 5050 в регистр АХ.

MOV AX, BX – переместить число из регистра ВХ в регистр АХ.

Команда XCHG (to exchange – переставлять) осуществляет обмен байтами или словами между своими операндами (РОН, индексные регистры, память). Сегментные регистры не могут использоваться при обмене.

В этих командах, как и многих других двухоперандных командах рассматриваемых МП, недопустимы сочетания операндов типа «память-память», что представляет определённые неудобства при программировании.

Команда LEA (Load Executable Address) носит название «загрузить исполнительный адрес». По этой команде извлекается не сам операнд, а его исполнительный адрес. Действие команды состоит в передаче вычисленного 16-разрядного адреса (внутрисегментного смещения) операнда в 16-разрядный регистр.

Арифметические команды

В классической системе команд 8086-совместимых процессоров существуют все четыре арифметические действия – сложение, вычитание, умножение, деление над 8- и 16-разрядными данными, представляющими целые числа.

Таблица 6.5 – Арифметические команды

Команда ADD (addition) выполняет сложение операнда-источника («op2») с операндом места назначения («op1»). Операндами могут быть регистры и ячейки памяти, причём в качестве источника может быть указано число (константа).

Команда SUB (subtraction) выполняет вычитание операнда-источника из операнда-получателя (op1-op2), записывая результат на место первого операнда. Опять же могут быть использованы регистры, память; вычитаемое может быть константой.

Операции «память-память» в этих командах недопустимы, то есть нельзя указывать ссылку на ячейку памяти одновременно и в первом и во втором операнде. Если это необходимо согласно алгоритму решения задачи, следует использовать операцию «регистр-память», а затем переслать (командой MOV) результат из указанного регистра в другую ячейку памяти.

Команда инкремента INC увеличивает свой единственный операнд на единицу, команда декремента DEC – уменьшает. Эти команды удобно применять, например, в цикле при необходимости наращивания или уменьшения какого-либо счётчика, адреса и т.п.

Команда MUL (multiplication), осуществляющая умножение, более сложна в использовании. Она имеет лишь один операнд – первый множитель. Где указывается второй и где окажется результат зависит от того, будет ли работать команда со словом или с байтом.

Пусть в качестве единственного операнда указан регистр или ячейка размером в байт (например, MUL CL). Тогда второй множитель (тоже байт) берётся обязательно из регистра AL, а результат (16-разрядный, т.е. длиной в слово) окажется в регистре AX:

AX ← AL*op.

Если же операнд «op» взят 16-разрядным (например, MUL CX), то команда выполнит следующее действие:

DXAX ← AX*op, то есть второй множитель, также 16-разрядный, будет автоматически взят из регистра AX, а результат размером в двойное слово, т.е. 32-разрядный, окажется в регистровой паре, состоящей из DX и AX. 

Команда деления DIV работает следующим образом. Как и в команде MUL, здесь указывается единственный операнд, который является делителем. Этот делитель опять же может быть словом или байтом.

Если «op» – байт, то команда выполняется как
((AH-остаток) и (AL-частное)) ← AX/op, то есть делимое берётся из 16-разрядного регистра AX, 8-разрядное частное оказывается записанным в AL, остаток такой же размерности – в AH.

Если же «op» – 16-разрядное слово, то МП выполнит команду как 
((DX-остаток) и (AX-частное)) ← DXAX/op, то есть 32-разрядное делимое будет взято из регистровой пары DXAX, частное окажется в AX, остаток – в DX (оба – 16-разрядные).

Примеры разработки программ

1. Задание: записать во все РОН целое число 5050.

Данное нам число – это константа. Для записи констант в какие-либо регистры в нашем распоряжении есть команда MOV (таблица 6.4). Число 5050 превосходит максимальное значение для байта (255), но меньше максимального значения для машинного слова (65535). Следовательно, будем использовать 16-разрядные регистры. Программа будет выглядеть так:

MOV AX, 5050 

MOV BX, AX

MOV CX, AX 

MOV DX, AX

2. Задание: вычислить выражение (25*7+137*5-60) и результат оставить в регистре AX.

Из рассмотрения данного выражения следует, что нам понадобятся команды ADD (сложить), MUL (умножить), SUB (вычесть), приведённые в таблице 6.5, а также MOV (переслать). Получим сначала произведение 25*7 и сохраним его; затем получим произведение 137*5 и сложим оба частичных результата; вычтем 60 из того, что получилось.

Приходим к программе:

MOV AL, 25 ; записать в AL число 25

MOV DL, 7 ; записать в DL число 7

MUL DL ; теперь AX = 25*7

MOV BX, AX ; копировать из АХ в ВХ, теперь BX = 25*7

MOV AL, 137

MOV DL, 5

MUL DL ; AX = 137*5

ADD AX, BX ; AX = 25*7 + 137* 5

SUB AX, 60 ; AX уменьшен на 60

Ход работы

1 Составить таблицу «Регистры процессора» с указанием названия регистра и его назначения.

2 Составить таблицу «Арифметические команды и команды пересылки Ассемблера» с указанием названия команды, ее мнемокода и выполняемого действия.

3 Разработать программу на языке Ассемблер для вычисления арифметического выражения (таблица) и сохранения результата в указанном регистре.

Таблица 6.6 Варианты заданий

Контрольные вопросы

1 Что называется операндом и мнемокодом?

2 Что такое регистры процессора? Для чего используются регистры общего назначения?

3 Чем отличаются команды ADD и INC?

4 Какое сочетание операндов недопустимо для большинства двухоперандных команд Ассемблера?