Chapter_06 (1110558), страница 5
Текст из файла (страница 5)
оба операнда в основной памяти).6.8. Команды языка машиныДалее мы будем изучать синтаксис машинных команд и их семантику, т.е. способ их выполнения центральным процессором. Для удобства команды будем записывать так, как это принято в языке Ассемблер (можно считать, что мы уже начали понемногу изучать этот язык низкого уровня).126.8.1.
Команды пересылкиКоманды пересылки – одни из самых распространённых команд в языке машины. Все они пересылают значение одного или двух байт из одного места памяти в другое. Для более компактногоописания синтаксиса машинных команд введём следующие условные обозначения (с некоторыми изних мы уже знакомы):r8 – любой короткий регистр AH,AL,BH,BL,CH,CL,DH,DL;r16 – любой из длинных регистров AX,BX,CX,DX,SI,DI,SP,BP;m8, m16, m32 – операнды, расположенные в основной памяти длиной 1,2 и 4 байта;i8, i16, i32 – непосредственные операнды в самой команде длиной 1, 2 и 4 байта;SR – один из трёх сегментных регистров SS, DS, ES;CS – кодовый сегментный регистр.Общий вид команды пересылки в нашей двухадресной ЭВМ такой (как уже говорилось, послеточки с запятой будем записывать, как это принято в Ассемблере, комментарий к команде):mov op1,op2; op1 := op2Здесь в комментарии мы указали семантику выполнения этой команды: второй операнд пересылается на место первого операнда.
Существуют следующие допустимые форматы первого и второгооперандов команды пересылки, запишем их в виде таблицы, где во второй колонке перечислены всевозможные вторые операнды, допустимые для операнда из первой колонки:op1r8r16m8m16SRop2r8, m8, i8r16, m16, i16, SR, CSr8, i8r16, i16, SR, CSr16, m16Любопытно отметить, что запрещена команда пересылки вида mov CS,op2 , так как по своей сути это будет уже команда передачи управления, а это уже совсем другой класс команд нашеймашины.Команды пересылок не меняют флаги в регистре FLAGS. Как видим, в языке машины существует несколько десятков команд пересылок различных форматов. Из приведённой выше таблицы следует, что команды пересылок с кодом операции mov бывают форматов RR, RX (и XR), RI и SI. Существует также команда пересылки формата SS (память-память), но она имеет другое мнемоническое обозначение, является безадресной, и будет изучаться в главе, посвящённой так называемымстроковым (или цепочечным) командам.Отметим также полезную команду обмена содержимым двух операндовxchg op1,op2; обмен значениями операндов: op1 ↔ op2.Таблица допустимых операндов для этой команды:op1r8m8r16m16op2r8, m8r8r16, m16r16Эта команда также не меняет флаги.6.8.2.
Арифметические командыИзучение команд для выполнения арифметических операций начнём с самых распространённыхкоманд сложения и вычитания целых чисел (вещественные числа, как уже говорилось, мы изучать небудем). Определим вид и допустимые операнды у этих двухадресных команд сложения и вычитания:КОП op1,op2, где КОП = add, sub, adc, sbb.Команды с кодами операций add (сложение) и sub (вычитание) выполняются по схеме:op1 := op1 op213Команды с кодами операций adc (сложение с учётом флага переноса) и sbb (вычитание с учётом флага переноса) имеют три операнда, два из которых задаются в команде явно, а третий поумолчанию является значением флага переноса CF:op1 := op1 op2 CFЭти команды используются в основном для работы с такими длинными целыми числами, которые не могут непосредственно складываться и вычитаться командами add и sub.
Подробнее об этомследует прочитать в учебнике по Ассемблеру (например, в [5]). Таблица допустимых операндов дляэтих команд:op1r8m8r16m16op2r8, m8, i8r8, i8r16, m16, i16r16, i16В результате выполнения всех этих операций всегда изменяются флаги CF, OF, ZF, SF, которыеотвечают соответственно за перенос, переполнение, нулевой результат и знак результата (флагу SFвсегда присваивается знаковый бит результата). Эти команды меняют и некоторые другие флаги (см.учебники [5,9]), но это нас здесь интересовать не будет.Далее рассмотрим команды умножения и деления целых чисел.
Формат этих команд накладывает сильные ограничения на месторасположение их операндов, по сути, эти команды очень похожи накоманды одноадресной ЭВМ. Первый операнд всех команд этого класса явно в команде не указывается и находится в фиксированном регистре, заданном по умолчанию.
В младшей модели семействаесть следующие команды умножения и деления, в них, как и в уже знакомой нам одноадреснойЭВМ, явно задаётся только второй операнд (т.е. второй сомножитель или делитель):mul op2; беззнаковое умножение,imul op2; знаковое умножение,div op2; беззнаковое целочисленное деление,idiv op2; знаковое целочисленное деление.Как видим, в самой команде явно задаётся только второй операнд (т.е. второй сомножитель илиделитель). Этот операнд op2 может быть форматов r8 и m8 (соответственно, тогда говорят о коротком умножении или делении) или форматов r16 и m16 (это длинное умножение и деление).
Обратите особое внимание на то, что операнд op2 не может быть форматов i8 и i16 (это типичная ошибкаучащихся, очень уж им хочется, чтобы такая полезная команда в младшей модели была ☺). Какможно заметить, в отличие от команд сложения и вычитания, умножение и деление знаковых и беззнаковых целых чисел выполняются разными командами (по разным алгоритмам). То, что эти алгоритмы различаются, легко понять, если, например, вспомнить знакомое нам ещё со школы правилоумножения знаковых чисел "минус на минус даёт плюс".В случае с коротким вторым операндом форматов r8 и m8 при умножении вычисление производится по формуле:AX := AL * op2В случае с длинным вторым операндом форматов r16 и m16 при умножении вычисление производится по формуле:<DX,AX> := AX * op2Как видим, в этом случае произведение располагается сразу в двух регистрах <DX,AX> (как мыуже упоминали, это называется регистровой парой).
Ниже показана схема выполнения короткого идлинного умножения.AL x op2AXAXxop2DXAXПри делении на короткий операнд форматов r8 и m8 производятся следующие действия (операции div и mod здесь понимаются в смысле языка Паскаль):AL := AX div op2AH := AX mod op2При делении на длинный операнд формата r16 и m16 вычисление производится по формулам:AX := <DX,AX> div op214DX := <DX,AX> mod op2В этих командах операнд запись <DX,AX> обозначает 32-разрядное целое число, расположенноесразу в двух регистрах DX и AX, а op2, как уже говорилось, может иметь формат r16 или m16.
Заметьте, что все команды деления одновременно получают два результата (частное и остаток). Нижепоказана схема выполнения короткого и длинного деления.AXDX: op2AXAH:op2ALDX=modAX=divКак видим, команды умножения всегда дают точный результат, так как под хранение произведения выделяется в два раза больше места, чем под каждый из сомножителей.
В то же время команды деления могут вызывать аварийную ситуацию, если частное не помещается в отведённое для негоместо, т.е. в регистры AL и AX соответственно. Такая ситуация называется целочисленным переполнением, при этом происходит аварийное прекращение выполнения программы. Разумеется, похожую аварийную ситуацию вызывает и деление на ноль. В то же время заметим, что остаток от деления всегда помещается в отводимое для него место на регистрах AH или DX соответственно (докажите это!).После выполнения команд умножения устанавливаются некоторые флаги, из которых для программиста представляют интерес только флаги переполнения и переноса (CF и OF).
Эти флаги устанавливаются по следующему правилу. CF=OF=1, если в произведении столько значащих (двоичных)цифр, что они не помещаются в младшей половине произведения. На практике это означает, что призначениях флагов CF=OF=1 произведение коротких целых чисел не помещается в регистр AL и частично "переползает" в регистр AH. Аналогично произведение длинных целых чисел – не помещаетсяв регистре AX и "на самом деле" занимает оба регистра <DX,AX>. И наоборот, если CF=OF=0, то встаршей половине произведения (соответственно в регистрах AH и DX) находятся только незначащие двоичные цифры произведения (это двоичные нули для положительных и двоичные единицыдля отрицательных произведений).
Другими словами, при CF=OF=0 в качестве результата произведения можно взять только его младшую половину, что может оказаться полезным при программировании.Команды деления после своего выполнения как-то устанавливают некоторые флаги, но никакойполезной информации из значения этих флагов программист извлечь не может.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
