Программирование. Базовая архитектура IBM PC Х86

Базовая архитектура IBM PC Х86
Представление данных
Данные представляются в виде целых чисел в следующих форматах:
1 байт
2 байта = слово
4 байта = двойное слово
8 байтов = четверное слово
Кодирование данных:
дополнительный код

Базовая архитектура IBM PC Х86
Регистры процессора: регистр флагов
EFLAGS
RFLAGS
FLAGS
В регистре хранятся данные о состоянии процессора и результатах выполнения некоторых команд.

Базовая архитектура IBM PC Х86
Регистры процессора: регистр флагов
FLAGS
C – carry flag (флаг переноса) – выполнение операции привело к возникновению переноса
P – parity flag (флаг четности) – количество единиц в младшем байте результата чётно
A – auxiliary carry flag (флаг дополнительного переноса) – используется при операциях с двоично-десятичными числами
Z – zero flag (флаг нуля) – результатом операции был ноль

Базовая архитектура IBM PC Х86
Регистры процессора: регистр флагов
FLAGS
S – sign flag (флаг знака) – старший разряд результата имеет значение «1»
T – trap flag (флаг трассировки) – используется программами-отладчиками
I – interrupt flag (флаг прерывания) – процессор реагирует на прерывания
D – direction flag (флаг направления) – используется командами обработки строк
O – overflow flag (флаг переполнения) – устанавливается при переполнении (результат операции не помещается в регистре

Базовая архитектура IBM PC Х86
Регистры процессора: РОНы

Базовая архитектура IBM PC Х86
Регистры процессора: РОНы
Регистр AX (accumulator, аккумулятор)
Это регистр-накопитель. Наиболее эффективно его использование в арифметических и логических операциях, а также в операциях пересылки, т.к. именно эти операции оптимизированы для использования регистра AX и, как правило, обладают более высоким быстродействием.

Базовая архитектура IBM PC Х86
Регистры процессора: РОНы
Регистр BX (base, базовый регистр)
В некоторых операциях этот регистр используется для реализации расширенной адресации.

Базовая архитектура IBM PC Х86
Регистры процессора: РОНы
Регистр CX (counter, счётчик)
Обычно этот регистр используется как счётчик, указывающий количество выполнений команды или группы команд (циклические вычисления, сдвиги).

Базовая архитектура IBM PC Х86
Регистры процессора: РОНы
Регистр DX (data, регистр данных)
Этот регистр используется в операциях умножения и деления, а также является единственным регистром, в котором может быть указан адрес порта в командах ввода-вывода.

Базовая архитектура IBM PC Х86
Регистры процессора: РОНы
Регистр IP (instruction pointer, счётчик команд)
Регистр содержит адрес команды, следующей за выполняемой в текущий момент, в сегменте памяти, который задаётся регистром CS.

Ассемблер Intel 8086
Команды пересылки данных: mov
Общий формат: mov Operand1, Operand2
Действие: Operand1 = Operand2
Описание: команда предназначена для передачи значения второго операнда первому. В зависимости от описания операндов пересылается слово или байт. Если операнды описаны по-разному или нельзя однозначно определить размер операнда, используется один из атрибутных операторов: byte ptr или word ptr.
Особенность: запрещены пересылки из ячейки памяти в ячейку памяти.
Примеры:
mov AX, BX
mov AH, Mem_DB
mov Mem_DW, CX
mov DS, AX
mov DX, ES
mov Value_SS, SS
mov CH, 200
mov Mem_DB, 200
mov word ptr [bx], 1 ; mov byte ptr [bx], 1

Ассемблер Intel 8086
Арифметические операции: add, adc
Общий формат: add Operand1, Operand2
Действие: Operand1 := Operand1 + Operand2
Описание: сложение двух целых чисел со знаком или без знака.
Особенность: Operand1 и Operand2 не могут быть ячейками памяти одновременно.
Общий формат: adc Operand1, Operand2
Действие: Operand1 := Operand1 + Operand2 + CF.
Описание: сложение двух целых чисел со знаком или без знака, при этом в операции принимает участие и флаг переноса из регистра флагов.
Особенность: Operand1 и Operand2 не могут быть ячейками памяти одновременно.
Пример: сложение двух 32-разрядных чисел (операнд1 – BX:AX, операнд2 – DX:CX)
Add AX, CX
Adc BX, DX

Ассемблер Intel 8086
Арифметические операции: sub, sbb
Общий формат: sub Operand1, Operand2
Действие: Operand1 := Operand1 – Operand2
Описание: вычитание двух целых чисел со знаком или без знака.
Особенность: Operand1 и Operand2 не могут быть ячейками памяти одновременно.
Общий формат: sbb Operand1, Operand2
Действие: Operand1 := Operand1 – Operand2 – CF.
Описание: вычитание двух целых чисел со знаком или без знака, при этом в операции принимает участие и флаг переноса из регистра флагов.
Особенность: Operand1 и Operand2 не могут быть ячейками памяти одновременно.

Ассемблер Intel 8086
Арифметические операции: mul, imul
Общий формат: mul Operand
Описание: умножение двух целых чисел без знака. Первый операнд хранится в регистре AL (при умножении байтов) или AX (при умножении слов), второй операнд задаётся в команде. Результат помещается в регистр AX или в регистры DX:AX соответственно.
Особенность: разрядность операции задаётся разрядностью Operand.
Общий формат: imul Operand
Описание: умножение двух целых чисел со знаком. Первый операнд хранится в регистре AL (при умножении байтов) или AX (при умножении слов), второй операнд задаётся в команде. Результат помещается в регистр AX или в регистры DX:AX соответственно.
Особенность: разрядность операции задаётся разрядностью Operand.
Пример:
Mov AX, 100h
Mul AX ; = AX*AX, результат – DX:AX

Ассемблер Intel 8086
Арифметические операции: div, idiv
Общий формат: div Operand
Описание: деление двух целых чисел без знака.
Особенность: разрядность операции задаётся разрядностью делителя – Operand.
Общий формат: idiv Operand
Описание: деление двух целых чисел со знаком.
Особенность: разрядность операции задаётся разрядностью делителя – Operand.

Ассемблер Intel 8086
Арифметические операции: cmp
Общий формат: cmp Operand1, Operand2
Описание: выполняется сравнение двух операндов путём вычитания второго операнда из первого. Результат операции не записывается, вместо этого устанавливаются значения флагов в регистре флагов процессора.

Ассемблер Intel 8086
Команды передачи управления: jmp
Общий формат: jmp Target
Описание: выполняется передача управления по адресу, заданному параметром команды Target. Адрес может задаваться как напрямую (с помощью метки), так и с помощью регистров и ячеек памяти.
Особенность: переход внутри одного сегмента задаётся только смещением, переход между сегментами задаётся полным адресом.
Виды безусловных переходов:
1) прямой короткий (пример: jmp short Point1);
2) прямой ближний (пример: jmp near ptr Point2);
3) прямой дальний (пример: jmp far ptr Point3);
4) косвенный ближний (пример: jmp word ptr [SI+2]);
5) косвенный дальний (пример: jmp dword ptr [DX]).
Другие примеры:
jmp BX
jmp SkipAdd
jmp dword ptr AddrTable[SI+2]

Ассемблер Intel 8086
Команды передачи управления: j?*
Общий формат: j?* Target
Описание: при выполнении некоторого условия выполняется передача управления по адресу, заданному параметром команды Target. Адрес может задаваться как напрямую (с помощью метки), так и с помощью регистров и ячеек памяти.
Особенность: выполняется только короткий переход, т.е. адрес, заданный операндом Target, должен быть расположен в диапазоне от -128 до +127 байтов от адреса, хранимого в регистре IP.
При написании команд удобно пользоваться сокращениями:
A – above (выше) B – below (ниже)
C – carry (перенос) E – equal (равно)
G – greater (больше) L – less (меньше)
N – not (не) O – overflow (переполнение)
P – parity (паритет) S – sign (знак)
Z – zero (ноль)

Ассемблер Intel 8086
Команды передачи управления: j?*
Примеры конструирования команд условного перехода:
ja, jnbe – переход, если выше/переход, если не ниже и не равно
jg, jnle – переход, если больше/переход, если не меньше и не равно
jc – переход, если установлен флаг переноса
jz, je – переход, если ноль/переход, если равно
…
Дополнительная команда условного перехода:
jcxz – переход, если CX=0

Ассемблер Intel 8086
Команды передачи управления: loop
Общий формат: loop LoopLabel
Описание: команда предназначена для организации циклических вычислений. Количество повторений задаётся в регистре CX. Выход из цикла происходит, когда при очередной проверке CX оказывается равным нулю.
Алгоритм:
CX := CX – 1;
if CX <> 0 then jmp LoopLabel;
Особенность: выполняется только короткий переход, т.е. адрес, заданный операндом LoopLabel, должен быть расположен в диапазоне от -128 до +127 байтов от адреса, хранимого в регистре IP.
Пример:
mov AX, 0
mov CX, 100
AXIncLoop:
add AX, 1
loop AXIncLoop

Ассемблер Intel 8086
Команды передачи управления: loope, loopz
Общий формат: loope LoopLabel
Описание: команда предназначена для организации циклических вычислений. Количество повторений задаётся в регистре CX. Кроме значения регистра CX данная команда анализирует содержимое флага Z регистра флагов. Цикл выполняется, пока содержимое регистра CX не равно нулю и флаг ZF равен 1.
Алгоритм:
CX := CX – 1;
if (CX <> 0) and (ZF = 1) then jmp LoopLabel;
Особенность: выполняется только короткий переход, т.е. адрес, заданный операндом LoopLabel, должен быть расположен в диапазоне от -128 до +127 байтов от адреса, хранимого в регистре IP.
loopz – синоним команды loope.

Ассемблер Intel 8086
Команды передачи управления: loopne, loopnz
Общий формат: loopne LoopLabel
Описание: команда предназначена для организации циклических вычислений. Количество повторений задаётся в регистре CX. Кроме значения регистра CX данная команда анализирует содержимое флага Z регистра флагов. Цикл выполняется, пока содержимое регистра CX не равно нулю и флаг ZF равен нулю.
Алгоритм:
CX := CX – 1;
if (CX <> 0) and (ZF = 0) then jmp LoopLabel;
Особенность: выполняется только короткий переход, т.е. адрес, заданный операндом LoopLabel, должен быть расположен в диапазоне от -128 до +127 байтов от адреса, хранимого в регистре IP.
loopnz – синоним команды loopne.

Ассемблер Intel 8086
Схема процесса разработки программы на ассемблере

Ассемблер Intel 8086
Создание программы в текстовом редакторе
Даны два числа (A, B). Переменной C присвоить большее значение из A и B.
.model tiny
.data
A dw 7
B dw 5
C dw ?
Start:
mov ax,@Data
mov ds, ax
mov ax, A ;блок 1
mov bx, B ;блок 2
cmp ax, bx ;блок 3
jg great
mov ax, bx ;блок 4
great:
mov C, ax ;блок 5
mov ax, 4C00h
int 21h
end Start

Ассемблер Intel 8086
Трансляция программы

Ассемблер Intel 8086
Трансляция программы
Turbo Assembler Version 1.0 02-09-22 01:50:14 Page 1
LR2L.ASM
1 0000 .model tiny
2 0000 .data
3
4 0000 0007 A dw 7
5 0002 0005 B dw 5
6 0004 ???? C dw ?
7
8 0006 Start:
9 0006 B8 0000s mov ax,@Data
10 0009 8E D8 mov ds, ax
11 000B A1 0000r mov ax, A
12 000E 8B 1E 0002r mov bx, B
13 0012 3B C3 cmp ax, bx
14 0014 7F 02 jg great
15 0016 8B C3 mov ax, bx
16 0018 great:
17 0018 A3 0004r mov C, ax
18 001B B8 4C00 mov ax, 4C00h
19 001E CD 21 int 21h
20
21 end Start

Ассемблер Intel 8086
Трансляция программы
Start Stop Length Name Class
00000H 00000H 00000H _TEXT CODE
00000H 0001FH 00020H _DATA DATA
Program entry point at 0000:0006
Warning: No stack

Ассемблер Intel 8086
Отладка программы

Ассемблер Intel 8086
Отладка программы