Урок 5

На прошлом уроке для того, чтобы сделать задержку и считать символ с клавиатуры, мы были вынуждены использовать цикл. Сегодня мы более подробно познакомимся с непоследовательным выполнением команд. Большинство программ содержат ряд циклов, в которыхнесколько 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.

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 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).

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

флаг прерывания. При нулевом состоя нии этого флага прерывания запрещены, при единичном - разрешены.

флаг направления. Используется в строковых операциях для определения направления передачи данных. При нулевом состоянии команда увеличивает содержимое регистров SI и DI, вызывая передачу данных слева направо, при нулевом - уменьшает содержимое этих регистров, вызывая передачу данных справа налево.

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. 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. 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).

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.

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.

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
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.

 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.