Арифметические команды. Команды передачи управления Команда безусловного перехода относится к операции передачи

Операция безусловного перехода(БП) относится к операциям безусловной передачи управления и заключается в следующем. В начале операции содержимое СчК, указывающее на команду, которая следует за БП(адрес возврата), пересылается в Р1 АУ в случае, если в программе предусмотрен возврат; это позволяет сохранить адрес возврата путем дальнейшей пересылки содержимого Р1(например, операцией ЗГ) в память. Для этого в первых командах участка пограммы, к которому выполнен переход, должна быть предусмотрена соответствующая операция. На следующем этапе операции из ячейки ОЗУ или ПЗУ с адресом, указанном в команде БП, в СчК считывается содержимое 1-14 разрядов, которое является адресом перехода. По данному адресу далее делается обращение в ПЗУ за командой, к которой осуществляется переход.

Операция сдвига

В формате сдвига(ФСД) кодируются операции «Сдвиг арифметический правый(левый)» «Сдвиг логический правый(левый)». При их выполнении действия производятся над числом, находящимся в АУ. Признаками в команде задаются: направление сдвига(5 р), типы сдвигов(8,9 р) и их количество (1-4 р). В процессе выполнения операции сдвигаются разряды регистра Р2, результат фиксируется в регистрах Р2 и РСм, причем сдвиг вправо осуществляется на 3 разряда одновременно, сдвиг влево- на 1 разряд. Значение 5 разряда, равное «1» определяет сдвиг влево, равное «0» -вправо.

Операции являются циклическими. Количество циклов сдвига подсчитывается счетчиком циклов (СчЦ). Перед выполнением циклической части операции в СчЦ пересылается содержимое 1-5 разрядов команды, содержащей константу и знак сдвига. Далее содержимое Р2 пересылается в РСм. Сам сдвиг осуществляется за счет «косой» переписи содержимого регистров Р2 и Рсм в Р2’ и Рсм’ соответственно. Затем результат сдвига из РСм’ и Р2’ через СМ1 и СМ2 переписывается в Р2 и РСМ. Об окончании операции свидетельствует значение СчЦ =0.

В зависимости от типа сдвига(Л или А) сдвигаются либо все 16 разрядов(Л) либо только 15 разрядов(мантисса) без знакового(А). При А сдвиге вправо освободившиеся старшие разряды заполняются знаком, а при сдвиге влево освободившиеся младшие разряды заполняются нулями. При логическом сдвиге вправо или влево освободившиеся разряды заполняются нулями.

Так же можно программно изменять константу сдвигов.

32 Взаимодействие узлов и элементов структурной схемы процессора СВ при выполнении операций условного перехода.

Операции условного перехода

Выполнение операции начинается с проверки выполнимости условия перехода путем сравнивания значения признака результата предыдущей операции с кодом «маски» в команде. Если условие выполнено, то происходит переход к исполнению команды, адрес которой находится в адресно-операндной части формата ФУП. Если же условие перехода не выполняется, то исполняется команда, следующая в программе за командой «Условный переход».

Команда «Условный переход»(УП) занимает две рядом расположенные ячейки ПЗУ. В первой ячейке содержится команда, во второй адрес перехода. Условный переход определяется комбинацией в 7-9 разрядах команды, условие размещения адреса возврата определяется 6 разрядом.

При выполнении условия адрес перехода заносится в счетчик команд, следовательно код очередной команды будет считан из ячейки с этим адресам. Адрес возврата заносится в Р1, если 6 разряд равен 0 и в Рсм, если значение данного разряда равно единице.

При невыполнении условия перехода следующая команда выбирается из ячейки с кодом адреса i+2. В данном случае указанный код(адрес возврата) заносится в Р1 независимо от значения 6 разряда команды. Последнее определяется алгоритмом работы процессора СВ при расшифровке кода операции УП.

Занесение адреса возврата на РСМ связано с тем, что выход в кодувую шину из АУ имеет только указанный регистр.

Особенностью выполнения операции УП является то, что при наличии в разрядах «маски» команды кода 111 или 000 условный переход вырождается в безусловный или операцию засылки в базовые регистры соответственно. В этих случаях адресам перехода или адресом засылки в базовые регистры является содержимое адресно-операндной части команды(АОЧ).

При выполнении операции засылки в БР содержимое АОЧ пересылается в один или сразу несколько БР в зависимости от содержимого 15-17 разрядов команды. Адрес возврата в данном случае в Р1 и Рсм не пересылается.

Выполнение операции УП как операции БУП может быть использовано в прерываниях для перехода к прерывающим программам. Для этого в 5 разряде команды выставляется признак напрограммированного перехода(ПНП). В этом случае команда считывается в процессор из ПЗУ по сигналу прерывания (НПП). При этом адрес обращения в ПЗУ(адрес прерывания) вырабатывается схемой прерывания процессора.

Особенностью выполнения операции в этом случае является то, что адресом возврата при прерываниях является не адрес команды, следующей за командой в формате ФУП, а адрес команды, перед которой произошло прерывание. Обработка сигнала НПП происходит следующим образом. По этому сигналу схема прерывания процессора вырабатывает адрес прерывания(АПр), равный адресу первой ячейки команды перехода в формате ФУП(i). Этот адрес через коммутатор и регистр адреса ПЗУ передается в память. Адреса прерываний подобраны таким образом, что адрес первой ячейки команды УП(i) является четным, а адрес второй ячейки (i+1) – нечетным. Второй адрес получается путем изменения (аппаратурно) младшего разряда без участия СчК с нуля на единицу. В процессе считывания команды из ПЗУ и ее выполнения содержимое СчК (K+1) запоминается в регистре Р1 АУ, а содержимое второй ячейки команды (i+1), являющееся адресом перехода к команде с адресом j заносится в СчК. По новому содержимому СчК делается обращение в ПЗУ. Таким образом, в регистре Р1 запоминается адрес следующей команды на момент прерывания(K+1). После отработки прерывания этот адрес используется для возврата к прерванной программе.

33 Взаимодействие узлов и элементов структурной схемы процессора СВ при выполнении операций управления процессором и системой.

Предыдущее обсуждение выявило некоторые детали механизма перехода. Команды перехода модифицируют регистр указателя команды EIP/IP и, возможно, сегментный регистр кода CS. Что именно должно подвергнуться модификации, зависит:

от типа операнда в команде безусловного перехода (ближний или дальний);

от модификатора, который указывается перед адресом перехода в команде перехода и может принимать следующие значения (сам адрес при прямом переходе находится непосредственно в команде, а при косвенном - в регистре или ячейке памяти):

NEAR PTR - прямой переход на метку внутри текущего сегмента кода, при этом модифицируется только регистр EIP/IP (в зависимости от заданного типа сегмента кода use16 или use32) на основе указанного в команде адреса (метки) или выражения, использующего символ извлечения значения счетчика адреса команд ($);

FAR PTR - прямой переход на метку в другом сегменте кода, при этом адрес перехода задается в виде непосредственного операнда или адреса (метки) и состоит из 16-разрядного селектора и 16/32-разрядного смещения, которые загружаются, соответственно, в регистры CS и EIP/IP;

WORD PTR - косвенный переход на метку внутри текущего сегмента кода, при этом модифицируется (значением смещения размером 16 или 32 бита из памяти по указанному в команде адресу или из регистра) только регистр EIP/IP;

DWORD PTR - косвенный переход на метку в другом сегменте кода, при этом модифицируются (значением из памяти - и только из памяти, из регистра нельзя) оба регистра, CS и EIP/IP (первое слово/двойное слово адреса перехода, представляющее собой смещение, загружается в EIP/IP; второе/третье слово - в CS).

Команда безусловного перехода

Синтаксис команды безусловного перехода без сохранения информации о точке

возврата:

jmp [модификатор] адрес_перехода

Здесь адрес_перехода представляет метку или адрес области памяти, в которой находится указатель перехода.

Всего в системе команд процессора есть несколько кодов машинных команд безусловного перехода JMP. Их различия определяются дальностью перехода и способом задания целевого адреса. Дальность перехода определяется местоположением операнда адрес_перехода. Этот адрес может находиться в текущем сегменте кода или в некотором другом сегменте. В первом случае переход называется внутрисегментным, или близким, во втором - межсегментным, или дальним.

Внутрисегментный переход предполагает, что изменяется только содержимое регистра EIP/IP. Можно выделить три варианта внутрисегментного использования команды JMP:

Прямой короткий переход;

Прямой переход;

Косвенный переход.

Прямой короткий внутрисегментный переход применяется, когда расстояние от команды JMP до адреса перехода не превышает -128 или +127 байт. В этом случае транслятор ассемблера формирует машинную команду безусловного перехода длиной всего два байта (размер обычной команды внутрисегментного безусловного перехода составляет три байта). Первый байт в этой команде - код операции, значение которого говорит о том, что процессор должен особым образом трактовать второй байт команды. Значение второго байта вычисляется транслятором как разность между значением смещения команды, следующей за JMP, и значением адреса перехода. При осуществлении прямого короткого перехода нужно иметь в виду следующий важный момент, связанный с местоположением адреса перехода и самой команды JMP. Если адрес перехода расположен до команды JMP, то ассемблер формирует короткую команду безусловного перехода без дополнительных указаний. Если адрес перехода расположен после команды JMP, транслятор не может сам определить, что переход короткий, так как у него еще нет информации об адресе перехода. Для оказания помощи компилятору в формировании команды короткого безусловного перехода в дополнение к ранее упомянутым модификаторам используют модификатор SHORT PTR:

jmp short ptr ml

... ;не более 35-40 команд (127 байт)

Еще вариант:

...;не более 35-40 команд (-128 байт)

Прямой внутрисегментный переход отличается от прямого короткого внутрисегментного перехода тем, что длина машинной команды JMP в этом случае составляет три байта. Увеличение длины связано с тем, что поле адреса перехода в машинной команде JMP расширяется до двух байтов, а это, в свою очередь, позволяет производить переходы в пределах 64 Кбайт относительно следующей за JMP команды:

Расстояние более 128 байт и менее 64 Кбайт

Косвенный внутрисегментный переход подразумевает «косвенность» задания адреса перехода. Это означает, что в команде указывается не сам адрес перехода, а место, где он «лежит». Приведем несколько примеров, в которых двухбайтовый адрес перехода выбирается либо из регистра, либо из области памяти:

jmp bx ;адрес перехода в регистре bх

jmp addr_ml ;адрес перехода в ячейке памяти addrjnl

Еще несколько вариантов косвенного внутрисегментного перехода:

<3>addr dw ml

<10>jmpaddr;адрес перехода в слове памятиaddr+(si)

<12>mov si.2

<13>jmp cycl

В этом примере одна команда JMP (строка 10) может выполнять переходы на разные метки. Выбор конкретной метки перехода определяется содержимым регистра SI. Операнд команды JMP определяет адрес перехода косвенно после вычисления выражения addr+(SI).

<3>addr dw ml

<7> lea si ,addr

<8> jmp near ptr ;адрес перехода в ячейке памяти addr

В данном случае указание модификатора NEAR PTR обязательно, так как, в отличие от предыдущего способа, адрес ячейки памяти addr с адресом перехода транслятору передается неявно (строки 3, 7 и 8), и, не имея информации о метке, он не может определить, какой именно переход осуществляется - внутрисегментный или межсегментный. Межсегментный переход предполагает другой формат машинной команды JM Р. При осуществлении межсегментного перехода кроме регистра EIP/IP

модифицируется также регистр CS. Аналогично внутрисегментному переходу, межсегментный переход поддерживают два варианта команд безусловного перехода:

прямой и косвенный.

Команда прямого межсегментного перехода имеет длину пять байтов, из которых два байта составляют значение смещения и два байта - значение сегментной составляющей адреса:

jmp far ptr m2 ;здесь far обязательно

jmp ml ;здесь far необязательно

Рассматривая этот пример, обратите внимание на модификатор FAR PTR в команде JMP. Его необходимость объясняется все той же логикой работы однопроходного транслятора. Если описание метки (метка ml) встречается в исходном тексте программы раньше, чем соответствующая ей команда перехода, то задание модификатора необязательно, так как транслятор все знает о данной метке и сам формирует нужную пятибайтовую форму команды безусловного перехода. В случае, когда команда перехода встречается до описания соответствующей метки, транслятор не имеет еще никакой информации о метке, и модификатор FAR PTR в команде JMP опускать нельзя, так как транслятор не знает, какую форму команды формировать - трехбайтную или пятибайтную. Без специального указания модификатора транслятор будет формировать трехбайтную команду внутрисегментного перехода.

Команда косвенного межсегментного перехода в качестве операнда имеет адрес области памяти, в которой содержатся смещение и сегментная часть целевого адреса перехода:

addrjnl dd ml ;в поле addr_ml значения смещения

;и адреса сегмента метки ml

Как вариант косвенного межсегментного перехода необходимо отметить косвенный регистровый межсегментный переход. В этом виде перехода адрес перехода указывается косвенно - в регистре. Это очень удобно для программирования динамических переходов, в которых адрес перехода может изменяться на стадии выполнения программы:

addr_ml dd ml ;в поле addr_ml значения смещения

;и адреса сегмента метки ml

jmp dword ptr

Таким образом, модификаторы SHORT PTR, NEAR PTR и WORD PTR применяются для организации внутрисегментных переходов, a FAR PTR и DWORD PTR - межсегментных.

Для полной ясности нужно еще раз подчеркнуть, что если тип сегмента - use32, то в тех местах, где речь шла о регистре IP, можно использовать регистр EIP и, соответственно, размеры полей смещения увеличить до 32 битов.

К группе команд безусловной передачи управления относятся команды соб- ственно безусловного перехода, команды перехода к подпрограмме (вызова под- программ) и команды возврата из подпрограмм.

Команда безусловного перехода имеет уже упоминавшийся мнемокод jmр.

Для организации безусловного перехода в регистры сs и iр (или только iр) загру- жается их новое содержимое, то есть новый указатель. При этом их старое содер- жимое - старый указатель - безвозвратно теряется. Это значит, что после со- вершения перехода восстановить точку программы, из которой он был совершен, невозможно. На рис. 4.36, а приведен пример выполнения безусловного перехо- да по команде jmр Ml.

Вызов подпрограмм осуществляется с помощью команды с мнемокодом call (вызвать). В команду call входит метка директивы рrос (от procedure - про- цедура), с которой в языке Ассемблер принято начинать подпрограммы. Закан- чиваются подпрограммы директивой епdр (от end procedure - конец процеду- ры), которая должна иметь ту же самую метку, что и директива рrос.

Обращение к подпрограмме происходит следующим образом. Вначале старое значение указателя из регистров сs:iр помещается в стек (рис. 4.36, б). Отме- тим, что в момент выполнения команды call регистры сs:iр содержат адрес команды, которая расположена непосредственно за этой командой вызова под- программы. На рис. 4.36, б эта точка программы отмечена меткой VI. Затем из команды вызова выбирается новый указатель (в примере на рисунке это указа- тель на метку Р1 начала подпрограммы), который загружается в регистры сs:iр. Тем самым обеспечивается переход к выполнению вызванной подпрограммы.

Сохранение в стеке адреса, откуда был совершен переход в подпрограмму, обес- печивает возможность при необходимости вернуться в точку вызова. Чтобы та- кой возврат произошел, в подпрограмму должна быть включена команда rеt (от return - возврат), схема выполнения которой показана на рис. 4.36, в. По коман- де rеt производятся выборка указателя из вершины стека и последующая его загрузка в пару регистров сs:iр. В примере на рис. 4.36 из стека выбирается
указатель, соответствующий метке VI, которой отмечена команда, непосредст- венно следующая за командой вызова call Рl.

Использование стека для хранения последовательности адресов возвратов позво- ляет правильно организовать вложенные обращения к подпрограммам. На рис. 4.37 изображена схема выполнения вложенных вызовов, когда из основной програм- мы вызывается подпрограмма Рl, а из нее - другая подпрограмма Р2. Во время выполнения первого вызова по команде call Рl (рис. 4.37, а) в стек попадает адрес точки возврата VI и управление передается в начало подпрограммы Рl. Внутри подпрограммы Рl вызывается другая подпрограмма Р2. По команде call Р2 в стек попадает адрес второй точки возврата V2 и происходит переход в начало второй подпрограммы Р 2 (рис. 4.37, б).

Предполагается, что в теле подпрограммы Р2 других вызовов нет. Поэтому в мо- мент выполнения находящейся в теле подпрограммы Р2 команды rеt из верши- ны стека выбирается адрес второй точки возврата V2 (рис. 4.37, в) и таким обра- зом осуществляется возвращение в первую подпрограмму Рl, в ту ее точку, из которой была вызвана подпрограмма Р2.

Когда закончится выполнение подпрограммы Рl и начнется выполнение ее ко- манды rеt (рис. 4.37, г), из вершины стека окажется выбранным адрес первой точки возврата VI и, следовательно, осуществится возврат в основную программу.

Обсуждаемая схема обеспечивает корректную обработку вызовов подпрограмм с произвольной глубиной вложенности. Если быть точным, то глубина вложен- ности вызовов ограничивается только объемом стека.

Для организации ветвления используются команды перехода, позволяющие изменить последовательность выполнения команд программы за счет выполнения безусловных или условных переходов.

При выполнения команд безусловного перехода текущая последовательность команд нарушается и происходит переход к выполнению другой последовательности команд, указанной в команде. Для этого перехода необходимо изменить адрес обращения за очередной командой в счетчике команд.

Х байтовая

JMP ADDR - безусловный переход. Управление передается команде, адрес которой указан во втором и третьем байтах команды перехода. (РС) ß [(ВYTE3)(ВYTE2)].

При выполнении команд условного перехода дальнейший выбор одной из последовательности команд зависит одного из четырех флагов: нуля (Z), знака результата (S), четности (P), переноса (C), т. е. сначала проверяется состояние одного из четырех флагов МП на выполнение указанного в команде условия, а затем происходит выполнение команды. При выполнении условия осуществляется переход по новому адресу, в противном случае выполняется следующая команда. Для удобства программирования предусмотрены проверки условий по единичным и нулевым значениям флагов CY (C), Z, S, P. Мнемоника команд условного перехода образуется добавлением буквы J (условие) к названию условия, а затем указывается адрес, куда следует перейти, если условие выполнено.

Все команды 3-х байтовые.

Условия переходов приведены в таблице 1

Таблица 1

Команды вызова подпрограмм и возврата из них, программное прерывание

Х байтовая

CALL ADDR - безусловный вызов подпрограммы по адресу, загружаемом в программный счётчик;

Однобайтовые

RET - возврат из подпрограммы безусловный;

RSTN - вызов подпрограммы прерывания. (N – номер прерывающей программы)

Составление программ

Язык ассемблер – это машинно-ориентированное средство программирования. Программа на языке ассемблер называется исходной .

Ассемблер транслирует исходную программу в символах в двоичные машинные коды. Такая программа называется объектной , её можно загружать в память для выполнения.

Программа разрабатывается в виде последовательности предложений, называемых операторами языка ассемблера. Каждый оператор записывается в одной отдельной строке, и после трансляции порождает одну машинную команду. Строка оператора имеет четыре поля:

Поле метки;

Поле кода операции;

Поле операнда;

Поле комментария.

Поле метки представляет собой условное имя или набор символов, начинающихся с определенной буквы. После имени метки обязательно ставится двоеточие. Метка присваивается команде в тех случаях, когда при выполнении программы необходимо к ней вернуться (возврат по метке). Имя метки возврата записывается в команде условного и безусловного переходов. Нельзя записывать одинаковую метку в нескольких операторах. Метками помечают только те операторы, на которые есть ссылка из других операторов программы.

Поле кода операции используется для мнемонического обозначения кода операции команды. Мнемоника отделяется от операндов как минимум одним пробелом. Большинство мнемоник – это аббревиатуры английских слов, характеризующих основные функции команды. Соседнее поле справа отделяется минимум одним пробелом.

В поле операнда дается информация о данных, над которыми производятся операции. В качестве операндов используют имена регистров и регистровых пар, метки или непосредственные данные. В командах условных и безусловных переходов в этом поле хранится имя метки возврата.

Поле комментария начинается символом «;». Размещают описание назначения оператора. Это поле имеет вспомогательные функции и используется только программистом при составлении программы.

Все операторы записываются с помощью символов кода ASCII (американский стандартный код для обмена информацией).

При трансляции ассемблер присваивает своему счётчику адреса значение 0800Н; по этому адресу в программе будет расположен первый байт команды или данных.

Арифметические команды рассматривают коды операндов как числовые двоичные или двоично-десятичные коды. Эти команды могут быть разделены на пять основных групп:

Команды операций с фиксированной запятой (сложение, вычитание, умножение, деление);

Команды операций с плавающей запятой (сложение, вычитание, ум­ножение, деление);

Команды очистки;

Команды инкремента и декремента;

Команда сравнения.

Команды операций с фиксированной запятой работают с кодами в ре­гистрах процессора или в памяти как с обычными двоичными кодами. Ко­манда сложения (ADD) вычисляет сумму двух кодов. Команда вычитания (SUB) вычисляет разность двух кодов. Команда умножения (MUL) вы­числяет произведение двух кодов (разрядность результата вдвое больше разрядности сомножителей). Команда деления (DIV) вычисляет частное от деления одного кода на другой. Причем все эти команды могут работать как с числами со знаком, так и с числами без знака.

Команды операций с плавающей запятой (точкой) используют формат представления чисел с порядком и мантиссой (обычно эти числа занимают две последовательные ячейки памяти). В современных мощных про­цессорах набор команд с плавающей запятой не ограничивается только четырьмя арифметическими действиями, а содержит и множество других более сложных команд, например, вычисление тригонометрических фун­кций, логарифмических функций, а также сложных функций, необходи­мых при обработке звука и изображения.

Команды очистки (CLR) предназначены для записи нулевого кода в регистр или ячейку памяти. Эти команды могут быть заменены команда­ми пересылки нулевого кода, но специальные команды очистки обычно выполняются быстрее, чем команды пересылки. Команды очистки иног­да относят к группе логических команд, но суть их от этого не меняется.

Команды инкремента (увеличения на единицу, INC) и декремента (уменьшения на единицу, DEC) также бывают очень удобны. Их можно в принципе заменить командами суммирования с единицей или вычитания единицы, но инкремент и декремент выполняются быстрее, чем сумми­рование и вычитание. Эти команды требуют одного входного операнда, который одновременно является и выходным операндом.

Наконец, команда сравнения (обозначается СМР) предназначена для сравнения двух входных операндов. По сути, она вычисляет разность этих двух операндов, но выходного операнда не формирует, а всего лишь изме­няет биты в регистре состояния процессора (PSW) по результату этого вы­читания. Следующая за командой сравнения команда (обычно это коман­да перехода) будет анализировать биты в регистре состояния процессора и выполнять действия в зависимости от их значений. В некоторых процессорах предусмотрены ко­манды цепочечного сравнения двух последовательностей операндов, на­ходящихся в памяти (например, в процессоре 8086 и совместимых с ним).

Логические команды

Логические команды выполняют над операндами логические (побитовые) операции, то есть они рассматривают коды операндов не как единое число, а как набор отдельных битов. Этим они отличаются от арифметических ко­манд. Логические команды выполняют следующие основные операции:

Логическое И, логическое ИЛИ, сложение по модулю 2 (исключаю­щее ИЛИ);

Логические, арифметические и циклические сдвиги;

Проверка битов и операндов;

Установка и очистка битов (флагов) регистра состояния процессора (PSW).

Команды логических операций позволяют побитно вычислять основ­ные логические функции от двух входных операндов. Кроме того, операция И (AND) используется для принудительной очистки заданных битов (в качестве одного из операндов при этом используется код маски, в кото­ром разряды, требующие очистки, установлены в нуль). Операция ИЛИ (OR) применяется для принудительной установки заданных битов (в ка­честве одного из операндов при этом используется код маски, в котором разряды, требующие установки в единицу, равны единице). Операция «Ис­ключающее ИЛИ» (XOR) используется для инверсии заданных битов (в качестве одного из операндов при этом применяется код маски, в кото­ром биты, подлежащие инверсии, установлены в единицу). Команды тре­буют двух входных операндов и формируют один выходной операнд.

Команды сдвигов позволяют побитно сдвигать код операнда вправо (в сторону младших разрядов) или влево (в сторону старших разрядов). Тип сдвига (логический, арифметический или циклический) определяет, ка­ково будет новое значение старшего бита (при сдвиге вправо) или млад­шего бита (при сдвиге влево), а также определяет, будет ли где-то сохра­нено прежнее значение старшего бита (при сдвиге влево) или младшего пита (при сдвиге вправо). Например, при логическом сдвиге вправо в старшем разряде кода операнда устанавливается нуль, а младший разряд вписывается в качестве флага переноса в регистр состояния процессора. А при арифметическом сдвиге вправо значение старшего разряда сохраняется прежним (нулем или единицей), младший разряд также вписывается в качестве флага переноса.

Циклические сдвиги позволяют сдвигать биты кода операнда по кругу (по часовой стрелке при сдвиге вправо или против часовой стрелки при сдвиге влево). При этом в кольцо сдвига может входить или не входить флаг переноса. В бит флага переноса (если он используется) записывается значение старшего бита при циклическом сдвиге влево и младшего бита при циклическом сдвиге вправо. Соответственно, значение бита флага пе­реноса будет переписываться в младший разряд при циклическом сдвиге плево и в старший разряд при циклическом сдвиге вправо.

Для примера на рис. 1 показаны действия, выполняемые команда­ми сдвигов вправо.

Команды проверки битов и операндов предназначены для установки или очистки битов регистра состояния процессора в зависимости от зна­чения выбранных битов или всего операнда в целом. Выходного операнда команды не формируют. Команда проверки операнда (TST) проверяет весь код операнда в целом на равенство нулю и на знак (на значение старшего бита), она требует только одного входного операнда. Команда проверки бита (BIT) проверяет только отдельные биты, для выбора которых в каче­стве второго операнда используется код маски. В коде маски проверяемым битам основного операнда должны соответствовать единичные разряды.

Наконец, команды установки и очистки битов регистра состояния про­цессора (то есть флагов) позволяют установить или очистить любой флаг, что бывает очень удобно. Каждому флагу обычно соответствуют две ко­манды, одна из которых устанавливает его в единицу, а другая сбрасывает в нуль. Например, флагу переноса С (от Carry) будут соответствовать ко­манды CLC (очистка) и SEC или STC (установка).

Рис. 1. Команды сдвигов вправо

Команды переходов

Команды переходов предназначены для организации всевозможных циклов, ветвлений, вызовов подпрограмм и т.д., то есть они нарушают пос­ледовательный ход выполнения программы. Эти команды записывают в регистр-счетчик команд новое значение и тем самым вызывают переход процессора не к следующей по порядку команде, а к любой другой коман­де в памяти программ. Некоторые команды переходов предусматривают в дальнейшем возврат назад, в точку, из которой был сделан переход, другие не предусматривают этого. Если возврат предусмотрен, то текущие пара­метры процессора сохраняются в стеке. Если возврат не предусмотрен, то текущие параметры процессора не сохраняются.

Команды переходов без возврата делятся на две группы:

Команды безусловных переходов;

Команды условных переходов.

В обозначениях этих команд используются слова Branch (ветвление) и Jump (прыжок).

Команды безусловных переходов вызывают переход в новый адрес независимо ни от чего. Они могут вызывать переход на указанную величину смещения (вперед или назад) или же на указанный адрес памяти. Величи­на смещения или новое значение адреса указываются в качестве входного операнда.

Команды условных переходов вызывают переход не всегда, а только при выполнении заданных условий. В качестве таких условий обычно вы­ступают значения флагов в регистре состояния процессора (PSW). То есть условием перехода является результат предыдущей операции, меняющей значения флагов. Всего таких условий перехода может быть от 4 до 16. Несколько примеров команд условных переходов:

Переход, если равно нулю;

Переход, если не равно нулю;

Переход, если есть переполнение;

Переход, если нет переполнения;

Переход, если больше нуля;

Переход, если меньше или равно нулю.

Если условие перехода выполняется, то производится загрузка в ре­гистр-счетчик команд нового значения. Если же условие перехода не вы­полняется, счетчик команд просто наращивается, и процессор выбирает и выполняет следующую по порядку команду.

Специально для проверки условий перехода применяется команда сравнения (СМР), предшествующая команде условного перехода (или даже нескольким командам условных переходов). Но флаги могут устанавли­ваться и любой другой командой, например командой пересылки данных, любой арифметической или логической командой. Отметим, что сами команды переходов флаги не меняют, что как раз и позволяет ставить не­сколько команд переходов одну за другой.

Совместное использование нескольких команд условных и безуслов­ных переходов позволяет процессору выполнять разветвленные алгорит­мы любой сложности. Для примера на рис. 2 показано разветвление программы на две ветки с последующим соединением, а на рис. 3 - разветвление на три ветки с последующим соединением.

Команды переходов с дальнейшим возвратом в точку, из которой был произведен переход, применяются для выполнения подпрограмм, то есть вспомогательных программ. Эти команды называются также командами вызова подпрограмм (распространенное название - CALL). Использова­ние подпрограмм позволяет упростить структуру основной программы, сделать ее более логичной, гибкой, легкой для написания и отладки. В то же время надо учитывать, что широкое использование подпрограмм, как правило, увеличивает время выполнения программы.

Рис. 2. Реализация разветвления на две ветки. Рис. 3. Реализация разветвления на три ветки.

Все команды переходов с возвратом предполагают безусловный пере­ход (они не проверяют никаких флагов). При этом они требуют одного входного операнда, который может указывать как абсолютное значение нового адреса, так и смещение, складываемое с текущим значением адре­са. Текущее значение счетчика команд (текущий адрес) сохраняется перед выполнением перехода в стеке.

Для обратного возврата в точку вызова подпрограммы (точку перехода) используется специальная команда возврата (RET или RTS). Эта команда извлекает из стека значение адреса команды перехода и записывает его в регистр-счетчик команд.

Особое место среди команд перехода с возвратом занимают команды прерываний (распространенное название - INT). Эти команды в качестве входного операнда требуют номер прерывания (адрес вектора). Обслуживание таких переходов осуществляется точно так же, как и аппарат­ных прерываний. То есть для выполнения данного перехода процессор обращается к таблице векторов прерываний и получает из нее по номеру прерывания адрес памяти, в который ему необходимо перейти. Адрес вызова прерывания и содержимое регистра состояния процессора (PSW) сохраняются в стеке. Сохранение PSW - важное отличие команд прерыва­ния от команд переходов с возвратом.

Команды прерываний во многих случаях оказываются удобнее, чем обычные команды переходов с возвратом. Сформировать таблицу векто­ров прерываний можно один раз, а потом уже обращаться к ней по мере необходимости. Номер прерывания соответствует номеру подпрограммы, то есть номеру функции, выполняемой подпрограммой. Поэтому команды прерывания гораздо чаще включаются в системы команд процессоров, чем обычные команды переходов с возвратом.

Для возврата из подпрограммы, вызванной командой прерывания, ис­пользуется команда возврата из прерывания (IRET или RTI). Эта команда извлекает из стека сохраненное там значение счетчика команд и регистра состояния процессора (PSW).

Отметим, что у некоторых процессоров предусмотрены также команды условных прерываний, например, команда прерывания при переполнении.