Кодирование линейных команд

Пример 1.

Оба операнда находятся в регистрах общего назначения: (AX)=a; (CX)=b. Для обращения к операндам используется прямая регистровая адресация.

Символическая запись команды:

Согласно таблица 6.2 машинное представление этой команды имеет вид:

По условию операнды занимают полноразрядные регистры длиной 1 слово, следовательно, необходимо установить w=1.

Так как оба операнда располагаются в регистрах общего назначения, то любой из них можно закодировать в поле reg. Поэтому команда может иметь два различных представления в машинном коде. При этом, если в поле reg закодирован номер регистра AX, то бит приемника результата d=1. Если в поле reg закодирован номер регистра CX, то бит приемника результата d=0.

или

Здесь и далее в записи команд b означает двоичное представление, h - 16-е.

После выполнения команды в AX будет записана сумма содержимого регистров AX и CX, а указатель команды IP увеличится на длину выполненной команды (2 байта) и будет указывать на первый байт следующей команды.

Здесь и далее представление информации будем давать в 16-м виде, если другое не оговорено особо.

Если перед началом выполнения команды (AX)=0C34, (CX)=1020, (IP)=0012, то после ее выполнения (AX)=1C54, (CX)=1020, (IP)=0014.

Пример 2.

Операнд a находится в регистре AX, b - непосредственный операнд, равный 56B3h.

Символическая запись команды:

Машинное представление:

Если непосредственный операнд имеет величину, которая может быть закодирована в одном байте, например, 77 (в десятичной системе счисления), что при представлении в дополнительном коде дает 0100 1101b = 4Dh, то за счет использования признака s удается сократить длину команды:

Данное представление команды построено по общей схеме команд суммирования любого регистра с непосредственным операндом. Так как в нашем случае непосредственный операнд суммируется с содержимым регистра AX, то команда может быть записана в специальном формате работы с регистром- аккумулятором и иметь меньшую длину:

для операнда 56B3h.

Возможность использования признака s в этом формате отсутствует.

Пусть перед началом выполнения команды (AX)=03A4, (IP)=0012.

Тогда результатом выполнения команды ADD AX,56B3h будет: (AX)=5A57, (IP)=0016, а результатом выполнения команды ADD AL,B3h будет: (AX)=0357, (IP)=0015, если команда закодирована по общей схеме, и (IP)=0014 - если по схеме суммирования с аккумулятором.

Отметим, что в последнем случае действие выполняется лишь с младшим байтом регистра AX, то есть с регистром AL, и его результат не влияет на содержимое AH.

Пример 3.

Операнд a находится в AX, операнд b - в оперативной памяти по прямому адресу 3474h.

Символическая запись команды:

Ее машинное представление:

Пусть перед выполнением команды (AX)=1234, [3474h]=1A, [3475h]=25, (IP)=0012. Напомним, что адрес слова в оперативной памяти - это адрес его младшего байта. Тогда после выполнения команды: (AX)=374E, (IP)=0016.

Пример 4.

Если операнд a находится в оперативной памяти по прямому адресу 3474h, а операнд b представляет собой непосредственный операнд, равный 56B3h, то символическая запись команды имеет вид:

а ее машинное представление:

При тех же исходных данных, что и в примере 3, результатом операции будет: [3474]=CD, [3475]=7B, (IP)=0018.

Пример 5.

Операнд a находится в слове оперативной памяти, адрес которого хранится в регистре BX, а операнд b - в регистре AX. В этом случае адресация операнда a - регистровая косвенная.

Символическая запись команды:

Машинное представление:

Если перед выполнением команды (AX)=1234, (BX)=3474, [3474]=D7, [3475]=11, (IP)=0012, то в результате выполнения команды произойдут следующие изменения: [3474]=0B, [3475]=24, (IP)=0014.

Пример 6.

Операнд a находится в AX. Операнд b является элементом массива, первый элемент которого помечен меткой MAS, а положение операнда b в массиве определяется содержимым регистра BX (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Организация доступа к операнду при регистровой относительной адресации

Символическая запись команды:

При ассемблировании программы метке ставится в соответствие смещение относительно начала сегмента. Таким образом, операнд b будет определяться в данном случае с помощью регистровой относительной адресации (суммирование значения смещения и содержимого регистра).

Пусть начало массива MAS имеет смещение в 3000h байтов от начала сегмента DS. Тогда машинный код команды будет иметь вид:

Если перед выполнением команды (AX)=1234, (BX)=0074, [3474]=E6, [3475]=64, (IP)=0102, то результатом будет: (AX)=771A, (IP)=0106.

Если начало массива располагается со смещением 70h байтов от начала сегмента DS, то программа Ассемблера сформирует более короткий машинный код команды:

Если исходное состояние элементов хранения совпадает с предыдущим, за исключением (BX)=3004, то и результат будет таким же, за исключением (IP)=0105.

Пример 7.

Операнд a находится в регистре AL. Операнд b является элементом массива, начальный адрес которого находится в регистре BX. Положение элемента в массиве определяется регистром DI (рис. 7.2). В этом случае обращение к операнду b происходит посредством базово-индексной адресации.

Рис. 7.2. Расположение операнда при базово-индексной адресации

Символическая запись команды имеет вид:

Так как первый операнд находится в регистре AL, то он имеет длину 1 байт. Поэтому в машинном представлении команды w=0, и она выглядит следующим образом:

Если до начала выполнения команды (AX)=25B7, (BX)=3000, (DI)=0474, [3474]=77, (IP)=2519, то после ее выполнения произойдут следующие изменения: (AX)=252E, (IP)=251B. Обратим внимание на то, что содержимое регистра AL представляет собой младший байт регистра AX. Так как операция проводится над байтами, то перенос в старший байт регистра AX блокируется.

Пример 8.

Операнд a находится в регистре AH. Операнд b является элементом двумерного массива, первый элемент которого помечен меткой MAS. Длина (в байтах) от начала массива до начала строки, в которой расположен операнд, хранится в регистре BX, а в регистре DI хранится количество байт от начала текущей строки до операнда b (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Расположение операнда при относительной базово-индексной адресации

Символическая запись команды:

Машинный код команды будет зависеть от того, как далеко относительно начала сегмента располагается начало массива (см. пример 6). Если это смещение занимает 2 байта и, например, равно 1D25, то машинный код команды имеет вид:

Если смещение более короткое и может быть записано в одном байте, например, 2D, то машинное представление команды следующее:

При (AX)=84A3, [(BX)+(DI)+disp8]=3474, [3474]=77, (IP)=0110 результат будет (AX)=FBA3, (IP)=0114 в первом случае и (IP)=0113 во втором.

Пример 9.

Операнд a находится в оперативной памяти по прямому адресу 3474. Адрес операнда b, также находящегося в оперативной памяти, содержится в регистре SI. Сложение этих операндов невозможно выполнить, используя только одну команду, так как система команд не предусматривает сложения операндов формата "память-память". Поэтому одним из возможных вариантов решения этого примера может быть:

Кодирование каждой из этих команд проводится по рассмотренным выше правилам.

№40

Кодирование команд переходов

Кодирование команд переходов и циклов имеет определенную специфику. Рассмотрим машинное представление этих команд подробнее.

При безусловном внутрисегментном прямом переходе новое значение IP равно сумме 8- или 16-разрядного смещения и текущего значения IP. В качестве текущего значения IP используется адрес команды, записанной вслед за командой перехода. Схема выполнения операции представлена на рис. 8.1, где предполагается, что перед вычислением адреса перехода содержимое IP уже указывает на команду, следующую за командой перехода.

Команда, имеющая 8-разрядное смещение, называется командой короткого перехода и имеет в символической записи после мнемоники команды префикс short. Смещение записывается в дополнительном коде, который перед сложением с текущим значением IP расширяется знаком до 16 разрядов. Таким образом, диапазон адресов переходов для команды короткого перехода составляет -128...+127 байтов относительно текущего значения IP.

Рис. 8.1. Схема внутрисегментного прямого перехода

Пример 1.

Команда JMP short L осуществляет передачу управления команде, помеченной меткой L.

Пусть эта команда перехода записана по адресу 010A. Тогда если метке L соответствует, например, адрес 011A, то смещение в команде перехода будет равно:

011A - (010A+2)=011A-010C=011A+FEF4=0E

Здесь операция вычитания заменена сложением с использованием дополнительного кода отрицательного числа. Перенос за пределы разрядной сетки в операциях, связанных с вычислением смещения, игнорируется.

Машинное представление команды следующее:

Обратим внимание на то, что в качестве текущего значения IP взят адрес команды перехода, увеличенный на 2, так как длина самой команды перехода равна 2 байтам.

Если команда, помеченная меткой L, располагается по адресу 00C1, то смещение будет равно:

00C1-010C=00C1+FEF4=FFB5

Полученное смещение имеет длину 2 байта, что недопустимо для данного формата команды. Но так как старший байт представляет собой знаковое расширение младшего байта (FFB5h = 11111111 10110101b), то это смещение можно закодировать в 1 байте, и команда будет иметь машинное представление: EBB5h.

Если метке L соответствует адрес 0224, то необходимая величина смещения, равная 0224-010C=0118, не может быть записана в 8-разрядном формате. Следовательно, с помощью команды короткого перехода осуществить переход на указанный адрес невозможно.

Пример 2.

По машинному представлению команды перехода можно определить, на какой адрес в сегменте команд будет передано управление. Так команда, имеющая машинный код EB4Ch и расположенная по адресу 0100h, осуществляет передачу управления на команду с адресом: (0100+2)+004C=014E, а команда с кодом EBC4h, расположенная по тому же адресу, осуществляет передачу управления по адресу (0100+2)+FFC4=00C6.

Для осуществления безусловного перехода по любому адресу в пределах данного командного сегмента необходимо задавать 16-разрядное смещение. Команда, имеющая такую величину смещения, называется командой близкого перехода и имеет префикс near. Значение IP и 16-разрядное смещение суммируются как числа со знаком в дополнительном коде. При этом, как и в предыдущем случае, перенос из 16-го разряда игнорируется. Поэтому увеличение или уменьшение величины IP при выполнении этой команды зависит не от знака смещения, а от соотношения текущего значения IP и смещения.

Рассмотрим это положение на следующем примере.

Пример 3.

Пусть команда JMP near L имеет машинное представление E964A6h. Тогда если она расположена по адресу 310A, то управление будет передано на команду с адресом:

(310A+3)+A664=D771

Если команда перехода находится по адресу C224, то управление будет передано на команду с адресом 688B (C224+3+A664 с учетом игнорирования переноса за пределы 16-разрядной сетки).

В первом случае переход произошел в сторону больших, а во втором - в сторону меньших адресов.

Отметим, что здесь текущее значение IP на 3 больше адреса команды близкого прямого перехода, так как сама эта команда имеет длину 3 байта.

Внутрисегментную прямую адресацию часто называют относительной адресацией, так как здесь смещение вычисляется относительно текущего значения IP.

При внутрисегментном косвенном переходе содержимое IP заменяется значением 16-разрядного регистра или слова памяти, которые адресуются полями md и r/m постбайта с помощью любого режима адресации, кроме непосредственного. Схема этого действия представлена на рис. 8.2.

Пример 4.

Команда JMP BX осуществляет переход к ячейке памяти, адрес которой равен содержимому регистра BX.

Машинное представление этой команды:

Если в BX записано число 2976, то вне зависимости от текущего значения IP управление будет передано на команду, записанную, начиная с адреса 2976.

Пример 5.

Команда JMP [BX]+A4h имеет машинное представление:

Если содержимое регистра BX равно 2976, то адрес перехода будет взят из слова оперативной памяти, содержащегося в сегменте данных по адресу: 2976+A4=2A1A.

Команды межсегментных переходов меняют как содержимое IP, так и содержимое CS.

Команда межсегментного прямого перехода имеет в символической записи префикс far и заносит в IP и CS новые значения, заданные в самой команде.

Рис. 8.2. Схема внутрисегментного косвенного перехода

Пример 6.

Пусть необходимо осуществить передачу управления на команду, помеченную меткой L и располагающуюся в другом программном сегменте со следующими координатами: (CS)=AA66, (IP)=11C2. Символическая запись такой команды перехода будет следующей:

JMP far L

а ее машинное представление:

При межсегментном косвенном переходе новые значения IP и CS содержатся не в самой команде, а в двух смежных словах оперативной памяти. Адрес этой области памяти определяется постбайтом команды перехода в любом режиме адресации, кроме непосредственного и прямого регистрового. Схема выполнения команды представлена на рис. 8.3.

Отличие внутрисегментного косвенного перехода от межсегментного косвенного в символической записи команды определяется типом используемого операнда. Если операнд определен как слово, предполагается внутрисегментный переход, а если как двойное слово - межсегментный.

В сомнительных случаях тип перехода может задаваться явным образом с помощью префиксов word ptr и dword ptr соответственно для внутрисегментного и межсегментного переходов.

Рис. 8.3. Схема межсегментного косвенного перехода

Пример 7.

Пусть (BX)=24A4, [24A4]=11, [24A5]=12, [24A6]=13, [24A7]=5A.

Тогда команда JMP dword ptr [BX] имеет машинное представление

и передает управление команде, расположенной в кодовом сегменте (CS)=5A13 со смещением (IP)=1211.

Команда JMP word ptr [BX] имеет машинное представление

и передает управление команде, расположенной в том же кодовом сегменте со смещением (IP)=1211.

Команды условных переходов являются только внутрисегментными. В них значение указателя команд IP, соответствующее адресу перехода, формируется при выполнении определенных условий, то есть при определенном значении флагов регистра состояния процессора. При невыполнении проверяемого условия в IP остается его текущее значение, то есть адрес команды, следующей за командой условного перехода.

Пример 8.

Пусть команда JZ L расположена по адресу 2010h, а метка L соответствует адресу 2072h. Получим машинное представление этой команды.

Смещение будет равно:

2072 - (2010+2)=2072+DFEE=0060

Это число со знаком может быть закодировано в 1 байте, следовательно, такой переход возможен. Используя код команды из табл. 6.4, получим машинное представление этой команды: 7460h.

Рассматриваемая команда передаст управление по адресу 2072, если к моменту ее выполнения ZF=1. При состоянии признака ZF регистра флагов, равном нулю, управление будет передано следующей команде, то есть по адресу 2012.

Теперь рассмотрим пример кодирования команд, представляющих собой некоторый законченный в смысловом отношении фрагмент программы.

Необходимо сложить l слов a[i], расположенных последовательно в оперативной памяти, начиная с адреса [31A6h], а результат записать по адресу [3000h].

Один из возможных вариантов программы, не использующий команду цикла, представлен в табл. 8.1. В программе предполагается, что конечный и промежуточные результаты не превышают длины слова. Количество слагаемых также занимает слово и записано перед исходным массивом, то есть по адресу 31A4h. Начальное значение IP взято произвольно.

Таблица 8.1.Пример программы

Отметим некоторые особенности использования отдельных команд этой программы. Обнуление регистра AX осуществляется вычитанием его содержимого из самого себя. Переход к новому слагаемому достигается использованием регистровой относительной адресации с изменением на каждом шаге содержимого индексного регистра на длину слагаемого, то есть на 2. Последняя команда, засылка результата, закодирована в специальном формате работы с аккумулятором.

№41

Поиск по сайту: