6_Архитектура младшей модели семейства Intel (975803), страница 5
Текст из файла (страница 5)
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.
Можно сказать, чтоделение "портит" определённые флаги (в частности, портятся "полезные" флаги CF,OF,ZF,SF).Для написания программ на Ассемблере нам будут нужны также следующие унарные арифметические операции.neg op1; взятие обратной величины знакового числа, op1:=-op1;inc op1; увеличение (инкремент) аргумента на единицу, op1:=op1+1;dec op1; уменьшение (декремент) аргумента на единицу, op1:=op1-1;Здесь операнд op1 может быть форматов r8, m8, r16 и m16.
Применение этих команд вместосоответствующих по действию команд вычитания и сложения приводит к более компактным программам. Необходимо, однако, отметить, что компактные команды inc op1 и dec op1 , в отличие от эквивалентных им более длинных команд add op1,1 и sub op1,1 никогда не меняютфлаг CF.1Вопросы и упражнения1.2.3.Что такое в нашей архитектуре машинное слово?Какое представление вещественного числа называется нормализованным?Используя какой-нибудь язык программирования высокого уровня (скажем, Паскаль) получитетакое значение константы A, чтобы для числа X=106 выполнялось машинное равенствоX+A=A.1Это, вероятно, получилось потому, что схемы центрального процессора, выполняющие команды inc иdec (которые, как говорят, производят инкремент и декремент своего операнда) для экономии аппаратуры используются и при выполнении некоторых других команд (например, циклов), которые не должны менять этотфлаг.154.5.6.7.8.9.10.11.12.13.Что такое вещественное значение "не число" и для чего оно нужно?Для чего может потребоваться представлять в программе целые числа одновременно в двухмашинных системах счисления – знаковой и беззнаковой?Для чего необходимы сегментные регистры?Что такое перевёрнутое представление целых чисел и для чего оно может быть нужно? Почемуна регистрах числа хранятся в обычном (не перевернутом) виде?Что такое бит размера операнда w в машинной команде?Чем адрес байта памяти в команде отличается от его физического адреса?Что такое регистр-модификатор?Что такое задание операндов команды по умолчанию? Какие операнды задаются по умолчаниюв командах целочисленного умножения и деления?Почему, в отличие от команд сложения и вычитания, необходимы различные команды для умножения и деления знаковых и беззнаковых целых чисел?Объясните, почему для реализации на языке машины оператора присваивания языка Паскальy:=x div 3 (здесь x и y – целочисленные операнды размером в слово) всегда необходимоиспользовать команду длинного, а не короткого деления..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
