О.И.Елисеева, Б.Б.Михайлов - Исследование однокристального микропроцессора К1810ВМ86, страница 2

XCHG op1, op2 - поменять местами значения операндов op1 и op2

Основные арифметические команды

ADD op1, op2 - выполнить сложение вида op1 = op1 + op2

INC op - увеличить содержимое операнда op на единицу (op = op + 1)

SUB op1, op2 - выполнить вычитание вида op1 = op1 - op2

DEC op - уменьшить содержимое операнда op на единицу (op = op - 1)

CMP op1, op2 - выполнить сравнение операндов op1 и op2 (то есть вычислить разность (op1 - op2) и установить флаги в регистре F)

MUL op (op - байт) - выполнить умножение вида AX = AL * op

MUL op (op - слово) - выполнить умножение вида DXAX = AX * op

DIV op (op - байт) - деление AX /op ; частное - в AL, остаток - в AH

DIV op (op - слово) - деление DXAX /op; частное - в AX, остаток - в DX

Все арифметические команды влияют на содержимое регистра флагов F, однако после команд умножения и деления состояния флагов не определены (произвольны).

Команды сдвига данных:

SHL op - сдвиг операнда op (беззнаковое целое) на 1 разряд влево

SHR op - сдвиг операнда op (беззнаковое целое) на 1 разряд вправо

Команды управления ходом программы:

LOOP label - организация цикла со счётчиком в регистре CX. Команда производит вычитание единицы из этого регистра, и, если CX не равен нулю, выполняется переход на метку label. Эта метка размещается «выше» по программе, т.е. до команды LOOP.

JZ label - переход на метку label, если «ноль», т.е. если ZF=1

JNZ label - переход на метку label, если «не ноль», т.е. если ZF=0

Обе эти команды обычно употребляются в программе после команд CMP, SUB или DEC.

Методы адресации

Регистровая адресация

Операнды могут располагаться в любых регистрах общего назначения и сегментных регистрах. В этом случае в тексте программы указывается название соответствующего регистра, например команда, копирующая в регистр AX содержимое регистра BX, записывается как

mov ax,bx

Непосредственная адресация

Некоторые команды (все арифметические команды, кроме деления) позволяют указывать один из операндов непосредственно в тексте программы, например команда

mov ax,2 помещает в регистр AX число 2.

Прямая адресация

Если известен адрес операнда, располагающегося в памяти, можно использовать этот адрес. Если операнд — слово, находящееся в сегменте, на который указывает ES, со смещением от начала сегмента 0001, то команда

mov ax,es:[0001h]

поместит это слово в регистр AX. Если селектор сегмента данных находится в DS, имя сегментного регистра при прямой адресации можно не указывать, DS используется по умолчанию. Прямая адресация иногда называется адресацией по смещению.

Косвенная адресация

По аналогии с регистровыми и непосредственными операндами адрес операнда в памяти также можно не указывать непосредственно, а хранить в любом регистре. До 80386 для этого можно было использовать только BX, SI, DI и BP. Например, следующая команда помещает в регистр AX слово из ячейки памяти, селектор сегмента которой находится в DS, а смещение — в BX:

mov ax,[bx]

Как и в случае прямой адресации, DS всегда используется по умолчанию. Но в реальных программах, если смещение берут из регистра BP, то в качестве сегментного регистра используется SS.

Адресация по базе со сдвигом

Теперь скомбинируем два предыдущих метода адресации: следующая

команда

mov ax,[bx]+2

помещает в регистр AX слово, находящееся в сегменте, указанном в DS, со смещением на 2 большим, чем число, находящееся в BX. Так как слово занимает ровно два байта, эта команда поместила в AX слово, непосредственно следующее за тем, которое есть в предыдущем примере. Такая форма адресации используется в тех случаях, когда в регистре находится адрес начала структуры данных, а доступ надо осуществить к какому-нибудь элементу этой структуры. Другое

важное применение адресации по базе со сдвигом — доступ из подпрограммы к параметрам, данным в стеке, используя регистр BP в качестве базы и номер параметра в качестве смещения.

До 80386 в качестве базового регистра можно было использовать только BX, BP, SI или DI и сдвиг мог быть только байтом или словом (со знаком). С помощью этого метода можно организовывать доступ к одномерным массивам байт: смещение соответствует адресу начала массива, а число в регистре — индексу того элемента массива, который надо обработать.

Адресация по базе с индексированием

В этом методе адресации смещение операнда в памяти вычисляется как сумма чисел, содержащихся в двух регистрах, и смещения, если оно указано:

mov ax,[bx+si]+2

В регистр AX помещается слово из ячейки памяти со смещением, равным сумме чисел, содержащихся в BX и SI, и числа 2. Из шестнадцатибитных регистров так можно складывать только BX+SI, BX+DI, BP+SI и BP+DI. Так можно прочитать, например, число из двумерного массива: если задана таблица 10x10 байт, 2 — смещение ее начала от начала сегмента данных, BX = 20, а SI = 7, приведенная команда прочитает слово, состоящее из седьмого и восьмого байт третьей строки.

Описание эмулятора

Для выполнения работы используется эмулятор процессора emu8086. Окно программы имеет следующий вид:

Рис.2

Текст программы набирается в поле редактора построчно. Комментарии записываются после знака «;».

Числа допускается записывать в любой системе счисления, при этом после числа ставится обозначение: h – шестнадцатеричное, b – двоичное, o – восьмеричное, например: 1ah, 101b, 71o. Числа без обозначения считаются десятичными. Если в записи шестнадцатеричного числа старшим разрядом является буква (A..F), то перед ней необходимо поставить «0».

Для создания циклов, условных и безусловных переходов используются команды LOOP, JMP, JA, JC и т.п. и метки вида:

label:

В конце программы рекомендуется ставить команду RET

Полный список и описание всех команд процессора можно найти в меню help: Documentation and tutorials/8086 Instruction Set.

Для запуска набранной программы используется кнопка emulate на панели инструментов. При этом открывается окно эмулятора (рис.3):

Рис.3

В открывшемся окне эмулятора можно управлять режимом работы программы: кнопка single step позволяет использовать пошаговый режим, run – запустить программу на выполнение. В левой части окна выводятся значения всех регистров общего назначения, их можно просматривать и изменять по ходу выполнения программы; кроме того, двойной щелчок мыши по окошку со значением регистра позволяет вывести на экран окно расширенного просмотра значений регистров в различных кодировках. В центральной части окна эмулятора находятся номера и содержимое ячеек памяти (подсвечиваются ячейки, соответствующие следующей строке программы), в правой части – обработанный текст выполняемой программы. Содержимое регистра флагов можно просматривать и изменять с помощью кнопки flags в левом нижнем углу. При помощи регулятора step delay можно устанавливать задержку между выполнением шагов программы.

Порядок выполнения работы

I.Ознакомьтесь с работой эмулятора:

1. запустите программу emu8086.exe

В окне приветствия выберите вариант new, далее выберите empty workspace.

1. для примера напишите программу занесения числа 1234h в регистр AX:

Рис.6

1. запустите ее нажатием клавиши F5 или кнопки emulate на панели инструментов, откроются окна эмулятора (рис.3) и кода программы (рис.7):

Рис.7

1. запустите программу на выполнение в пошаговом режиме и проследите за изменением значения регистров AX и IP (содержимое изменившиеся при выполнении команды регистров выделяется синим цветом), затем перезагрузите программу нажатием кнопки reload и выполните ее с помощью кнопки run

2. просмотрите содержимое регистра флагов, нажав кнопку flags; измените значение флага паритета PF на 1

II. Напишите программы, выполняющие следующие действия:

1. Команда загрузки и пересылки данных (команда MOV)

1. загрузить регистр CX числом ABCDh

2. переслать содержимое CX в регистр AX

3. загрузить ячейку памяти текущего сегмента без смещения (смещение 0) числом FFh

4. задать в качестве базы сегмента DS=200h, предварительно записав это число в регистр DX; загрузить ячейку 02100h числом AAh (смещение 100h)

5. записать в регистр BX смещение 200h и загрузить ячейку 02200h числом BBh (смещение [BX])

6. записать в регистр SI индекс 20 и загрузить ячейку 02220h числом CCh, используя сегмент с базой DS=200h и смещение [BX+SI]

7. загрузить ячейку 02222h числом DDh, используя сегмент с базой DS=200h и смещение [BX+SI+2]

2. Однооперандные команды

1. загрузить регистр DX числом 5

2. увеличить содержимое регистра DX на единицу (команда INC)

3. перенести содержимое регистра DX в ячейку памяти 01100h

4. уменьшить содержимое ячейки 01100h на единицу (команда DEC)

5. инвертировать содержимое регистра DX (команда NOT)

3. Двухоперандные команды

а) Арифметические операции:

1. сложить числа 1Bh и 1Ch, используя регистры BX и CX, результат записать в CX (команда ADD)

2. вычесть из содержимого регистра CX константу 10b, результат записать в AX (команда SUB)

3. содержимое регистра AX разделить на 10h, предварительно записав делитель в регистр BX (команда DIV)

4. остаток от деления (находится в регистре DX) умножить на 2 (команда MUL)

б) Логические операции:

1. записать в ячейку памяти 01100h число 101101b, в регистр AX число 110001b, выполнить для них логическое умножение, результат записать в ячейку 01100h (команда AND)

2. записать в регистр AX число 111010b, выполнить логическое сложение между содержимым AX и ячейки памяти 01100h, результат записать в регистр AX (команда OR)

3. выполнить операцию сумма по модулю 2 для содержимого регистра AX и числа 001001b (команда XOR)

4. Команды сдвига

1. занести в регистр BX число 25h, умножить его на 2, используя операцию арифметического сдвига (команда SAL)

2. занести в ячейку памяти 01200h число 40h, разделить его на 4, используя операцию арифметического сдвига (команда SAR)

5. Команды управления программой

а) Цикл (команда LOOP)

1. занести в регистр CX число 10 (количество повторений цикла)

2. установить в качестве базы сегмента DS=0100h, занести в регистр BX смещение 0101h

3. установить метку начала выполнения цикла вида label:

4. тело цикла: занести число AAh в ячейку, смещение которой относительно базы DS указано в регистре BX, и увеличить содержимое BX на 1

5. после записи тела цикла перейти по метке label

После выполнения программы число AAh должно быть записано в ячейки с 01101h по 0110Ah

б) Условный переход (команда JC)

1. занести число FFh в регистр AL

2. увеличить содержимое регистра AL на AAh

3. если бит переноса не равен единице, записать в регистр BX число ABCDh, иначе завершить программу (переход по метке к концу программы)

в) Безусловный переход (команда JMP)

1. занести в ячейку 01100h число С3h (код команды RET)

2. написать программу сложения чисел Ah и Bh, используя регистры DL и DH

3. для окончания выполнения программы перейти по адресу 01100h

Список необходимых команд микропроцессора К1810М86

Команда	Операнды	Описание	Пример	Регистр флагов
ADD	REG, memory memory, REG REG, REG memory, immediate REG, immediate	Сложение Алгоритм: операнд 1=операнд1+операнд2	Сложение 5 и -3: MOV AL, 5 ; AL = 5 ADD AL, -3 ; AL = 2 RET	C Z S O P A r r r r r r
AND	REG, memory memory, REG REG, REG memory, immediate REG, immediate	Логическое И, результат сохраняется в операнд1 Применяются правила: 1 AND 1 = 1 1 AND 0 = 0 0 AND 1 = 0 0 AND 0 = 0	Сложение по И чисел 1100001b и 11011111b: MOV AL, 'a' ; AL = 01100001b AND AL, ; AL = 01000001b ('A') RET	C Z S O P 0 r r 0 r
DEC	REG memory	Декрементация Алгоритм операнд=операнд-1	Уменьшение 255 на1: MOV AL, 255 ; AL = 0FFh (255 or -1) DEC AL ; AL = 0FEh (254 or -2) RET	C Z S O P A - r r r r r
DIV	REG memory	Деление (без знака) Алгоритм: 1)операнд - байт: AL=AX/операнд, AH = остаток 2)операнд – слово: AX=(DX AX)/операнд, DX =остаток	Деление 203 на 4: MOV AX, 203 ; AX = 00CBh MOV BL, 4 DIV BL ; AL = 50 (32h), AH = 3 RET	C Z S O P A ? ? ? ? ? ?
HLT	-	Прекращение выполнения программы	MOV AX, 5 HLT	C Z S O P A -
INC	REG memory	Инкрементация Алгоритм: операнд=операнд+1	Увеличение 4 на 1: MOV AL, 4 INC AL ; AL = 5 RET	C Z S O P A - r r r r r
JC	Метка	Короткий переход, если бит переноса равен 1. Алгоритм: если CF = 1 то переход	Проверка наличия бита переноса: include 'emu8086.inc' ORG 100h MOV AL, 255 ADD AL, 1 JC label1 PRINT 'no carry.' JMP exit label1: PRINT 'has carry.' exit: RET	C Z S O P A -
JMP	Метка 4-хбайтный адрес	Безусловный переход (перемещение к другой части программы). 4-х байтный адрес может вводиться в виде: 1234h:5678h, первое значение – база сегмента, второе – смещение. Алгоритм: переход по метке (всегда)	Выполнить прыжок через 2 строки, напечатать “Got Here!”, если прыжок выполнен: include 'emu8086.inc' ORG 100h MOV AL, 5 JMP label1 PRINT 'Not Jumped!' MOV AL, 0 label1: PRINT 'Got Here!' RET	C Z S O P A -
LOOP	метка	Декрементация CX, переход к метке, если CX не равен нулю Алгоритм: CX=CX -1 если CX <> 0 то переход иначе продолжить	Напечатать “loop” 5 раз: include 'emu8086.inc' ORG 100h MOV CX, 5 label1: PRINTN 'loop!' LOOP label1 RET	C Z S O P A -
MOV	REG, memory memory, REG REG, REG memory, immediate REG, immediate SREG, memory memory, SREG REG, SREG SREG, REG	Копирование операнда2 в операнд1 Команда MOV не может: 1.устанавливать значение регистров CS и IP. 2.копировать значение одного сегментного регистра в другой сегментный регистр (необходимо сначала скопировать в регистр общего назначения). 3.копировать непосредственное значение в сегментный регистр Алгоритм: операнд1=операнд2	Занесение числа ABh в регистр AL, пересылка его в ячейку памяти с адресом 01101h: MOV AL, 0ABh MOV BX, 0100h MOV DS, BX MOV [BX+1], AX RET	C Z S O P A -
MUL	REG memory	Умножение (без знака) Алгоритм: 1)операнд - байт: AX = AL * операнд 2)операнд - слово: (DX AX) = AX*операнд	Умножение 200 на 4: MOV AL, 200 MOV BL, 4 MUL BL ; AX = 0320h (800) RET	C Z S O P A r ? ? r ? ? CF=OF=0, если старший бит результата равен нулю
NOP	-	Нет операции	Ничего не делать 2 раза: NOP NOP RET	C Z S O P A -
NOT	REG memory	Инвертирует все биты операнда Алгоритм: 1.если бит равен 1, то приравнять бит 0 2.если бит равен 0, то приравнять бит 1	Инвертировать число 11011b: MOV AL, 00011011b NOT AL ; AL = 11100100b RET	C Z S O P A -
OR	REG, memory memory, REG REG, REG memory, immediate REG, immediate	Логическое ИЛИ между всеми битами двух операндов. Результат сохраняется в первом операнде. Применяются правила: 1 OR 1 = 1 1 OR 0 = 1 0 OR 1 = 1 0 OR 0 = 0	Сложение по ИЛИ 1000001b и 100000b: MOV AL, 'A' ; AL = 01000001b OR AL, 00100000b ; AL = 01100001b ('a') RET	C Z S O P A 0 r r 0 r ?
RET	immediate	Возврат из процедуры Алгоритм: 1.вытолкнуть из стека: IP 2.если операнд – константа: SP=SP+operand	Вызов процедуры занесения числа 1234h в регистр AX, увеличение его на 1 ORG 100h ; for com file CALL p1 ADD AX, 1 RET p1 PROC MOV AX, 1234h RET p1 ENDP	C Z S O P A -
SAL	memory, immediate REG, immediate memory, CL REG, CL	Арифметический сдвиг операнда 1 влево. Число сдвигов устанавливается операндом 2 (константа либо значение регистра CL) Алгоритм: 1.Сдвиг всех бит влево, старший бит записывается в CF. 2.В качестве младшего бита записывается 0.	Сдвиг числа E0 влево 1 раз: MOV AL, 0E0h ; AL = 11100000b MOV CL, 1 SAL AL, CL ; AL = 11000000b, CF=1. RET	C O r r OF=0 если знак операнда1 сохраняется.
SAR	memory, immediate REG, immediate memory, CL REG, CL	Арифметический сдвиг операнда1 вправо. Число сдвигов устанавливается операндом2 (константа либо значение регистра CL) Алгоритм: 1.Сдвиг всех бит вправо, младший бит заносится в CF. 2.Старший бит (бит знака) устанавливается в то же значение, что было раньше.	Сдвиг числа E0 вправо 2 раза (бит знака равен 1): MOV AL, 0E0h ; AL = 11100000b SAR AL, 2 ; AL = 11111000b, CF=0. RET Сдвиг числа 4C вправо 1 раз (бит знака равен 0): MOV BL, 4Ch ; BL = 01001100b SAR BL, 1 ; BL = 00100110b, CF=0 RET	C O r r OF=0 если знак операнда1 сохраняется.
SUB	REG, memory memory, REG REG, REG memory, immediate REG, immediate	Вычитание Алгоритм: операнд1=операнд1-операнд2	Вычитание 2 из 5: MOV AL, 5 SUB AL, 2 ; AL = 3 RET	C Z S O P A r r r r r r