Сист. прогр. Ч1 (Лекции по СПО), страница 9

ФЛАГОВЫЙ РЕГИСТР

Следующий материал данной главы требует более детального ознакомления с флаговым регистром. Этот регистр содержит 16 бит флагов, которые управляются различными командами для индикации состояния операции. Во всех случаях флаги сохраняют свое значение до тех пор, пока другая команда не изменит его. Флаговый регистр содержит следующие девять используемых битов (звездочками отмечены неиспользуемые биты):

Рассмотрим эти флаги в последовательности справа налево,

CF (Carry Flag - флаг переноса). Содержит значение "переносов" (0 или 1) из старшего разряда при арифметических операциях и некоторых операциях сдвига и циклического сдвига .

PF (Parity Flag - флаг четности). Проверяет младшие восемь битов результатов операций над данными. Нечетное число битов приводит к установке этого флага в 0, а четное - в 1. Не следует путать флаг четности с битом контроля на четность.

AF (Auxiliary Carry Flag - вспомогательный флаг переноса).

Устанавливается в 1, если арифметическая операция приводит к переносу четвертого справа бита (бит номер 3) в регистровой однобайтовой команде. Данный флаг имеет отношение к арифметическим операциям над символами кода ASCII и к десятичным упакованным полям.

ZF (Zero Flag - флаг нуля]. Устанавливается в качестве результата арифметических команд и команд сравнения. Как это ни странно, ненулевой результат приводит к установке нулевого значения этого флага, а нулевой - к установке единичного значения. Кажущееся несоответствие является, однако, логически правильным, так как 0 означает "нет" (т.е. результат не равен нулю), а единица означает "да" (т.е. результат равен нулю). Команды условного перехода JE и JZ проверяют этот флаг.

SF (Sign Flag - флаг знака). Устанавливается в соответствии со знаком результата (старшего бита) после арифметических операций: положительный результат устанавливает 0, а отрицательный - 1. Команды условного перехода JG и JL проверяют этот флаг.

TF (Trap Flag - флаг трассировки). Этот флаг вам уже приходилось устанавливать, когда использовалась команда Т в отладчике DEBUG. Если этот флаг установлен в единичное состояние, то процессор переходит в режим пошагового выполнения команд, т.е. в каждый момент выполняется одна команда под пользовательским управлением.

IF (Interrupt Flag - флаг прерывания). При нулевом состоянии этого флага прерывания запрещены, при единичном - разрешены.

DF (Direction Flag - флаг направления). Используется в строковых операциях для определения направления передачи данных. При нулевом состоянии команда увеличивает содержимое регистров S1 и DI, вызывая передачу данных слева направо, при нулевом -уменьшает содержимое этих регистров, вызывая передачу данных справа налево.

OF (Overflow Flag-флаг переполнения). Фиксирует
арифметическое переполнение, т.е. перенос в(из) старший
(знаковый) бит при знаковых арифметических операциях,

Например, команда СМР сравнивает два операнда и воздействует на флаги AF, CF, OF, PF, SF, ZF. Однако нет необходимости проверять все эти флаги по отдельности. В следующем примере проверяется, содержит ли регистр ВХ нулевое значение:

СМР ВХ,00 ; Сравнение ВХ с нулем

JZ В50 ; Переход на B50, если нуль

.. (действия при ненуле)

В50: ... ;Точка перехода при ВХ=0

Если ВХ содержит нулевое значение, команда СМР устанавливает флаг нуля ZF в единичное состояние и, возможно, изменяет (или нет) другие флаги. Команда JZ (переход, если нуль) проверяет только флаг ZF. При единичном значении ZF, обозначающем нулевой признак, команда передает управление на адрес, указанный в ее операнде, т.е. на метку В50.

КОМАНДЫ УСЛОВНОГО ПЕРЕХОДА

В предыдущих примерах было показано, что команда LOOP уменьшает на единицу содержимое регистра СХ и проверяет его: если не ноль, то управление передается по адресу, указанному в операнде. Таким образом, передача управления зависит от конкретного состояния. Ассемблер поддерживает большое количество команд условного перехода, которые осуществляют передачу управления в зависимости от состояний флагового регистра. Например, при сравнении содержимого двух полей последующий переход зависит от значения флага.

Команду LOOP в программе на рис.6.2 можно заменить на две команды: одна уменьшает содержимое регистра СХ, а другая выполняет условный переход:

Использование Использование
LOOP: условного перехода:

LOOP A20 DEC CX

JNZ A20

Команды DEC и JNZ действуют аналогично команде LOOP: уменьшают содержимое регистра СХ на 1 и выполняют переход на метку А20, если в СХ не ноль. Команда DEC, кроме того, устанавливает флаг нуля во флаговом регистре в состояние 0 или 1. Команда JNZ затем проверяет эту установку. В рассмотренном примере команда LOOP хотя и имеет ограниченное использование, но более эффективна, чем две команды: DEC и JNZ.

Аналогично командам JMP и LOOP, операнд в команде JNZ содержит значение расстояния между концом команды JNZ и адресом А20, которое прибавляется к командному указателю. Это расстояние должно быть в пределах от -128 до +127 байт. В случае перехода за эти границы ассемблер выдаст сообщение "Relative jump out of range" .

Знаковые и беззнаковые данные.

Рассматривая назначение команд условного перехода, следует пояснить характер их использования. Типы данных, над которыми выполняются арифметические операции и операции сравнения, определяют, какими командами пользоваться: беззнаковыми или знаковыми. Беззнаковые данные используют все биты как биты данных; характерным примером являются символьные строки: имена, адреса и натуральные числа. В знаковых данных самый левый бит представляет собой знак, причем если его значение равно нулю, то число положительное, и если равно единице, то отрицательное. Многие числовые значения могут быть как положительными, так и отрицательными.

В качестве примера предположим, что регистр АХ содержит 11000110, а ВХ - 00010110. Команда

СМР АХ,ВХ

сравнивает содержимое регистров АХ и ВХ. Если данные беззнаковые, то значение в АХ больше, а если знаковые - то меньше.

Переходы для беззнаковых данных

Мнемоника Описание Проверяемые флаги

JE/JZ Переход, если равно/нуль ZF

JNE/JNZ Переход, если не равно/не нуль ZF

JA/JNBE Переход, если выше/не ниже или равно ZF,CF

JAE/JNB Переход, если выше или равно/не ниже CF

JB/JNAE Переход, если ниже/не выше или равно CF

JBE/JNA Переход, если ниже или равно/не выше CF,AF

Любую проверку можно кодировать одним из двух мнемонических кодов. Например, JB и JNAE генерирует один и тот же объектный код, хотя положительную проверку JB легче понять, чем отрицательную JNAE.

Переходы для знаковых данных

Мнемоника Описание Проверяемые флаги

JE/JZ Переход, если равно/нуль ZF

JNE/JNZ Переход, если не равно/не нуль ZF

JG/JNLE Переход, если больше/не меньше или равно ZF,SF,OF

JGE/JNL Переход, если больше или равно/не меньше SF,OF

JL/JNGE Переход, если меньше/не больше или равно SF,OF

JLE/JNG Переход, если меньше или равно/не больше ZF,SF,OF

Команды перехода для условия равно или ноль (JE/JZ) и не равно или не ноль (JNE/JNZ) присутствуют в обоих списках для беззнаковых и знаковых данных. Состояние равно/нуль происходит вне зависимости от наличия знака.

Специальные арифметические проверки

Мнемоника Описание Проверяемые

флаги

JS Переход, если есть знак (отрицательно) SF

JNS Переход, если нет знака (положительно) SF

JС Переход, если есть перенос (аналогично JB) CF

JNC Переход, если нет переноса CF

JO Переход, если есть переполнение OF

JNO Переход, если нет переполнения OF

JP/JPE Переход, если паритет четный PF

JNP/JP Переход, если паритет нечетный PF

Еще одна команда условного перехода JCXZ проверяет, равно ли содержимое регистра СХ нулю. Эта команда не обязательно должна располагаться непосредственно за командами арифметики или сравнения. Одним из мест для команды JCXZ может быть начало цикла, где она проверяет, содержит ли регистр СХ ненулевое значение.

Не спешите пока заучивать эти команды наизусть. Запомните только, что для беззнаковых данных есть переходы по состояниям равно, выше или ниже, а для беззнаковых - равно, больше или меньше. Переходы по проверкам флагов переноса, переполнения и четности имеют особое назначение. Ассемблер транслирует мнемонические коды в объектный код независимо от того, какую из двух команд вы применили. Однако команды JAE и JGE, являясь явно одинаковыми, проверяют различные флаги.

ПРОЦЕДУРЫ И ОПЕРАТОР CALL

В предыдущих главах примеры содержали в кодовом сегменте только одну процедуру, оформленную следующим образом:

BEGIN PROC FAR

……..

BEGIN ENDP

Операнд FAR информирует систему о том, что данный адрес является точкой входа для выполнения, а директива ENDP определяет конец процедуры. Кодовый сегмент, однако, может содержать любое количество процедур, которые разделяются директивами PROC и ENDP. Типичная организация многопроцедурной программы приведена на рис.6.3. Обратите внимание на следующие особенности:

Директивы PROC по меткам B10 и С10 имеют операнд NEAR для указания того, что эти процедуры находятся в текущем кодовом сегменте. Во многих последующих примерах этот операнд опущен, так как по умолчанию ассемблер принимает тип NEAR.

Каждая процедура имеет уникальное имя и содержит собственную директиву ENDP для указания конца процедуры. Для передачи управления в процедуре BEGIN имеются две команды: CALL BI0 и CALL C10. В результате первой команды CALL управление передается процедуре В10 и начинается ее выполнение. Достигнув команды RET, управление возвращается на команду, непосредственно следующую за CALL B10. Вторая команда CALL действует аналогично - передает управление в процедуру С10, выполняет ее команды и возвращает управление по команде RET.

Команда RET всегда выполняет возврат в вызывающую программу. Программа BEGIN вызывает процедуры В10 и С10, которые возвращают управление обратно в BEGIN. Для выполнения самой программы BEGIN операционная система DOS вызывает ее и в конце выполнения команда RET возвращает управление в DOS. Если процедура B10 не содержит завершающей команды RET, то выполнение команд продолжится из В10 непосредственно в процедуре С10. Если процедура С10 не содержит команды RET, то будут выполняться команды, оказавшиеся за процедурой С10 с непредсказуемым результатом.

CODESG SEGMENT PARA

BEGIN PROC FAR

CALL B1O

CALL C1O

RET

BEGIN ENDP

B10 PROC NEAR

RET ………………….

B10 ENDP

;……………………………………………….

C10 PROC NEAR

……………………..

RET

C10 ENDP

CODESG ENDS

END BEGIN

Рис.6.3. Вызов процедур

Использование процедур дает хорошую возможность организовать логическую структуру программы. Кроме того, операнды для команды CALL могут иметь значения, выходящие за границу от -128 до +127 байт.

Технически управление в процедуру типа NEAR можно передать с помощью команд перехода или даже обычным построчным кодированием. Но в большинстве случаев рекомендуется использовать команду CALL для передачи управления в процедуру и команду RET для возврата.

СЕГМЕНТ СТЕКА

До этого раздела в приводимых примерах встречались только две команды, использующие стек, - это команды PUSH в начале сегмента кодов, которые обеспечивают возврат в DOS, когда ЕХЕ-программа завершается. Естественно, для этих программ требуется стек очень малого размера. Однако команда CALL автоматически записывает в стек относительный адрес команды, следующей непосредственно за командой CALL, уменьшая при этом указатель вершины стека. В вызываемой процедуре команда RET использует этот адрес для возврата в вызывающую процедуру и при этом автоматически увеличивается указатель вершины стека.

Таким образом, команды PUSH записывают в стек двухбайтовые адреса или другие значения. Команды POP обычно выбирают из стека записанные в него слова. Эти операции изменяют относительный адрес в регистре SP (т.е. в указателе стека) для доступа к следующему слову. Данное свойство стека требует, чтобы команды RET и CALL соответствовали друг другу. Кроме того, вызванная процедура может вызвать с помощью команды CALL другую процедуру, а та в свою очередь -следующую. Стек должен иметь достаточные размеры для того, чтобы хранить все записываемые в него адреса. Для большинства примеров в данной книге стек объемом в 32 слова является достаточным.

Команды PUSH, PUSHF, CALL, INT, и INTO заносят в стек адрес возврата и, возможно, содержимое флагового регистра. Команды POP, POPF, RET и IRET извлекают эти адреса и флаги из стека.

При передаче управления в ЕХЕ-программу система устанавливает в регистрах следующие значения.