Урок 5

Логика и организация программы

До этой главы примеры выполнялись последовательно команда за командой. Однако, программируемые задачи редко бывают так просты. Большинство программ содержат ряд циклов, в которых несколько команд повторяются до достижения определенного требования, и различные проверки, определяюшие какие из нескольких действий следует выполнять. Обычным требованием является проверка - должна ли программа завершить выполнение.

Эти требования включают передачу управления по адресу

команды, которая не находится непосредственно за выполняемой в текущий момент командой. Передача управления может осущест вляться вперед для выполнения новой группы команд или назад для повторения уже выполненных команд.

Некоторые команды могут передавать управление, изменяя

нормальную последовательность шагов непосредственной модификацией значения смещения в командном указателе. Ниже приведены четыре способа передачи управления (все будут рассмотрены в этой главе):

Безусловный переход: JMP
Цикл: LOOP
Условный переход: Jnnn (больше,меньше,равно)
Вызов процедуры: CALL

Заметим, что имеется три типа адресов: SHORT, NEAR и FAR. Адресация SHORT используется при циклах, условных пеpеходах и некоторых безусловных переходах. Адресация NEAR и FAR используется для вызовов процедур (CALL) и безусловных переходов, которые не квалифицируются , как SHORT. Все три типа передачи управления воздействуют на содержимое регистра IP; тип FAR также изменяет регистр CS.

Команда JMP

Одной из команд обычно используемых для передачи управле ния является команда JMP. Эта команда выполняет безусловный переход, т.е. обеспечивает передачу управления при любых обстоятельствах. Команда JMP для перехода в пределах -128 до +127 байт имеет тип SHORT. Ассемблер генерирует в этом случае однобайтовый операнд в пределах от 00 до FF. Команда JMP, превосходящая эти пределы, получает тип FAR, для которого генерируется другой машинный код и двухбайтовый операнд. Ассемблер в первом просмотре исходной программы определяет длину каждой команды. Однако, команда JMP может быть длиной два или три байта. Если к моменту просмотра команды JMP ассемблер уже вычислил значение опеpанда (при переходе назад):

A50:
...
JMP A50

то он генерирует двухбайтовую команду. Если ассемблер еще не вычислил значение операнда (при переходе вперед)

JMP A90
...
A90:

то он не знает тип перехода NEAR или FAR, и автоматически генерирует 3-х байтовую команду. Для того, чтобы указать ассемблеру на необходимость генерации двухбайтовой команды, следует использовать оператор SHORT:

JMP SHORT A90
...
A90:

В качестве полезного упражнения, введите программу, проассемблируйте ее, скомпануйте и переведите в COM-формат. Определение данных не требуется, поскольку непосредственные операнды генерируют все необходимые данные. Используйте отладчик DEBUG для пошагового выполнения COM-модуля и просмотрите несколько повторений цикла. Когда регистр AX будет содержать 08, BX и CX увеличатся до шест. 24 (дес. 36) и шест. 80 (дес. 128), соответственно. Для выхода из отладчика используйте команду Q.

команда LOOP

Команда JMP в примере на рис. 7.1 реализует бесконечный цикл. Но более вероятно подпрограмма должна выполнять определенное число циклов. Команда LOOP, которая служит для этой цели, использует начальное значение в регистре CX. В каждом цикле команда LOOP автоматически уменьшает содержимое регистра CX на 1. Пока значение в CX не равно нулю, управление передается по адресу, указанному в операнде, и если в CX будет 0, управление переходит на слудующую после LOOP команду. Аналогично команде JMP, операнд команды LOOP определяет расстояние от конца команды LOOP до адреса метки A20, кото рое прибавляется к содержимому командного указателя. Для команды LOOP это расстояние должно быть в пределах от -128 до +127 байт. Если операнд превышает эти границы, то ассемб лер выдаст сообщение «Relative jump out of range» (превышены границы перехода). Дополнительно существует две разновидности команды LOOP - это LOOPE (или LOOPZ) и LOOPNE (или LOOPNZ). Обе команды также уменьшают значение регистра CX на 1. Команда LOOPE передает управление по адресу операнда, если регистр CX имеет ненулевое значение и флаг нуля установлен (ZF=1). Команда LOOPNE передает управление по адресу операнда, если регистр CX имеет ненулевое значение и флаг нуля сброшен (ZF=0).

Регистр флагов (Flags)

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

Номер бита: 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Флаг: * * * * O D I T S Z * A * P * C

Рассмотрим эти флаги в последовательности справа налево.

CF (Carry Flag)

флаг переноса. Содержит значение «переносов» (0 или 1) из старшего разряда при арифметичес ких операциях и некоторых операциях сдвига и циклического сдвига (см. гл.12).

PF (Parity Flag)

флаг четности. Проверяет младшие восемь бит pезультатов операций над данными. Нечетное число бит 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)

дополнительный флаг переноса. Устанавливается в 1, если арифметическая операция приводит к переносу четвертого бита справа (бит номер 3) в регистро вой 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 aрифметических 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 обозначает «нет» (т.е. результат не равен нулю), а единица обозначаeт «да» (т.е. результат равен нулю). Команды условного перехода JE и JZ проверяют этот флаг.

SF (Sign Flag)

знаковый флаг. Устанавливается в соответ ствии со знаком результата (старшего бита) после арифмети ческих опеpаций: положительный результат устанавливает 0, а отрицательный - 1. Команды условного перехода JG и JL проверяют этот флаг.

TF (Trap Flag)

флаг пошагового выполнения. Этот флаг вам уже приходилось устанавливать, когда использовалась ко манда Т в отладчике DEBUG. Если этот флаг установлен в еди ничное cостояние, 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 состоя

нии 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

Ассемблер для IBM PC. Глава 7 137

регистров SI и DI, вызывая передачу данных слева направо, при нулевом - уменьшает содержимое этих регистров, вызывая передачу данных справа налево (см. гл.11).

OF (Overflow Flag) - флаг переполнения. Фиксирует арифме

тическое переполнение, т.е. перенос в/из старшего (знаково го) бита при знаковых арифметических операциях.

В качестве примера: команда CMP сравнивает два операнда

и воздействуте на флаги AF, CF, OF, PF, SF, ZF. Однако, нет необходимости проверять все эти флаги по отдельности. В сле- дующем примере проверяется содержит ли регистр BX нулевое значение:

CMP BX,00 ;Сравнение BX с нулем
JZ B50 ;Переход на B50 если нуль
. (действия при ненуле)
.
B50: ... ;Точка перехода при BX=0

Если BX содержит нулевое значение, команда CMP устанавливает флаг нуля ZF в единичное состояние, и возможно изменяет (или нет) другие флаги. Команда JZ (перехлд если нуль) проверяет только флаг ZF. При единичном значении ZF, обозначающее нулевой признак, команда передает управление на адрес, указанный в ее операнде, т.е. на метку B50.

КОМАНДЫ УСЛОВНОГО ПЕРЕХОДА

В предыдущих примерах было показано, что команда LOOP

уменьшает на единицу содержимое регистра CX 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.7.2 можно заменить на две

команды: одна уменьшает содержимое регистра CX, а другая выполняет условный переход:

Использование LOOP Использование условного перехода

LOOP A20 DEC CX
JNZ A20

Команды DEC и JNZ действуют аналогично команде LOOP: уменьшают содержимое регистра CX на 1 и выполняет переход на метку A20, если в CX не ноль. Команда DEC кроме того устанавливает флаг нуля во флаговом регистре в состояние 0 или 1. Команда JNZ затем проверяет эту установку. В рассмот ренном примере команда LOOP хотя и имеет огпаниченное исполь зование, но более эффективна, чем две команды: DEC и JNZ.

Ассемблер для IBM PC. Глава 7 138

Аналогично командам JMP и LOOP операнд в команде JNZ

cодержит значение расстояния между концом команды JNZ и адресом A20, 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» (превышены относительные грани цы перехода).

Знаковые и беззнаковые данные.

Рассматривая назначение команд условного перехода следует

пояснить характер их использования. Типы данных, над которы ми 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 единице, то отрицательное. Многие числовые значения могут быть как положительными так и отрицательными.

В качестве примера предположим, что регистр AX содержит

11000110, а BX - 00010110. Команда

CMP AX,BX

сравнивает содержимое регистров AX и BX. Если данные беззнаковые, то значение в AX 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 мнемоничес

ких кодов. Например, JB и JNAE генерирует один и тот же объектный код, хотя положительную проверку JB легче понять, чем отрицательную JNAE.

Переходыдля 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

Ассемблер для IBM PC. Глава 7 139

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.

Специальныеарифметическиепроверки

Мнемоника Описание Проверяемые флаги

JS Переход, если есть знак (отрицательно) SF
JNS Переход, если нет знака(положительно) SF
JC 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 проверяет равно ли

содержимое регистра CX нулю. Эта команда необязательно должна pасполагаться непосредственно за командой арифметики или сравнения. Одним из мест для команды JCXZ может быть начало цикла, где она проверяет содержит ли регистр CX ненулевое значение.

Не спешите пока заучивать эти команды наизусть. Запомните

только, что для беззнаковых данных есть переходы по состоя ниям равно, выше или ниже, а для беззнаковых - равно, больше или меньше. Переходы по проверкам флагов переноса, переполнения и паритета 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.