Безусловные переходы. Условные и безусловные переходы Команда безусловного перехода относится к какой операции

В группе команд передачи управления различают четыре ти­па команд: безусловные переходы, условные переходы, циклы и прерывания .

Команды безусловных переходов. Включают три мнемокода: JMP (безусловный переход), CALL (вызов подпрограммы) и RET (возврат из подпрограммы).

Команда JMP позволяет осуществить переход в любую точку программы, расположенную как в текущем программном сегмен­те, так и в другом сегменте. При переходе в пределах текущего программного сегмента используются первые три формата ко­манды JMP.

Первый формат обеспечивает переход в произвольную точку программы внутри текущего программного сегмента, для чего к содержимому IP добавляется в дополнительном коде 16-разряд­ное смещение, старший разряд которого является знаковым. Вто­рой, укороченный формат позволяет перейти к точке программы, отстоящей не более чем на -128-f-127 адресов от команды JMP. Наконец, третий формат осуществляет загрузку указателя команд 16-разрядным числом, которое размещено по исполни­тельному адресу ЕА, определяемому постбайтом. Этот переход называется косвенным, так как используется косвенная адреса­ция.

Для реализации безусловного перехода к точке программы, расположенной вне текущего программного сегмента, когда тре­буется перезагрузка сегментного регистра CS, используются четвертый и пятый форматы команды JMP.

Четвертый формат определяет прямой межсегментный пере­ход, при котором во втором и третьем байтах формата указан относительный адрес точки перехода, а в четвертом и пятом бай­тах- новое значение CS. Пятый формат с помощью постбайта позволяет определить исполнительный адрес ЕА, по которому на­ходится относительный адрес точки перехода (в байтах памяти с адресами ЕА, ЕА+1), и новое значение CS (в байтах памяти ЕА+2, ЕА+3).

Команда CALL позволяет вызвать подпрограмму, располо­женную как в текущем программном сегменте, так и в другой области памяти. Она имеет такие же форматы, что и команда JMP, за исключением укороченного. В отличие от команды JMP аналогичного формата по команде CALL перед изменением зна­чений IP или IP и CS происходит автоматическая запись в стек текущих значений этих регистров, что обеспечивает запомина­ние точки возврата из подпрограммы.

Для возврата из подпрограммы используется команда RET, под действием которой происходит передача управления по ад­ресу возврата, занесенному в стек при выполнении предыдущей команды CALL. При возврате из подпрограмм, расположенных в текущем программном сегменте, применяются первые два фор­мата команды RET, причем второй формат отличается от перво­го тем, что к содержимому указателя стека добавляется констан­та, записанная во 2-м и 3-м байтах команды. Это позволяет одновременно с возвратом из подпрограммы сбрасывать пара­метры, записанные в стек при выполнении этой подпрограммы и не используемые в дальнейшем.

Для межсегментного возврата применяются третий и четвер­тый форматы RET, которые обеспечивают восстановление содер­жимого как указателя команд, так и программного сегмента.

Команды условных переходов. Осуществляют передачу уп­равления в зависимости от результатов предыдущих операций. Различают три разновидности условных переходов, которые ис­пользуются для установления соотношений чисел со знаком, чи­сел без знака и произвольных чисел. В первых двух разновидно­стях для одних и тех же соотношений между числами выбирают­ся различные мнемокоды команд, поскольку одним и тем же соотношениям чисел со знаком и чисел без знака соответствуют различные значения флагов.

В мнемокодах команд условных переходов при сравнении чи­сел со знаком для обозначения условия «больше» используется буква G (Greater - больше), а для обозначения - «меньше» буква L (Less - меньше). Для аналогичных условий при сравне­нии чисел без знака используются соответственно буквы A (Abo­ve - над) и В (Below - под). Условие равенства обозначается буквой Е (Equal - равно), а невыполнение некоторого условия - буквой N (Not - не). Следует отметить, что допускается исползование двух различных мнемокодов для каждой команды; на­пример, мнемокоды JL и JNGF - эквивалентны, поскольку ус­ловия «меньше» и «не больше или равно» - идентичны.

Полный список мнемокодов команд, проверяемых условий, а также соответствующие булевские комбинации флагов и их зна­чения приведен в табл. 1.4.

Таблица 1.4

Мнемокод команды	Условие	Значение флагов
	Для чисел со знаком
JL/JNGE	Меньше/не больше или равно	SF + OF = l
JNL/JGE	Не меньше/больше или равно	SF + OF = 0
JG/JNLE	Больше/не меньше или равно	(SF + OF) V ZF = 0
JNG/JLE	Не больше/меньше или равно Для чисел без знака	(SF + OF) V ZF = l
JB/JNAE	Меньше/не больше или равно	CF = 1
JNB/JAE	Не меньше/больше или равно	CF = 0
JA/JNBE	Больше	CF V ZF = 0
JNA/JBE	Не больше Для прочих данных	CF V ZF = 1
JE/JZ	Равно/по нулю	ZF = 1
JNE/JNZ	Не равно/по нулю	ZF = 0
JS	По минусу	SF = 1
JNS	По плюсу	SF = 0
JO	По переполнению	OF = l
JNO	По отсутствию переполнения	OF = 0
JP/JPE	По четному паритету	PF = 1
JNP/JPO	По нечетному паритету	PF = 0

Все команды условных переходов имеют одинаковый двух­байтовый формат, в первом байте которого задается код опера­ции (КОП), а во втором - 8-разрядное смещение, которое рас­сматривается как число со знаком и, следовательно, позволяет осуществлять изменение адреса в диапазоне от -128 до +127. При необходимости более отдаленного («дальнего») перехода по выполнению условия используется дополнительно команда безусловного перехода.

Время выполнения каждой из команд условных переходов указано для двух случаев: 1) условие выполнено и управление действительно передается в соответствии со смещением, 2) ус­ловие не выполнено, так что управление передается следующей команде.

Команды организации циклов. Введены в ЦП для удобства выполнения вычислительных циклов. К ним относятся следующие мнемокоды: LOOP (цикл, пока (СХ) не равно 0), LOOPNZ/LOOPNE (цикл, пока не нуль/не равно), LOOPZ/LOOPE (цикл, пока нуль/равно) и JCXZ (переход по нулю в СХ). Каждая из этих команд имеет двухбайтовый формат, во втором байте кото­рого указывается 8-разрядное смещение, используемое для орга­низации перехода. Это смещение рассматривается как число со знаком и перед вычислением адреса перехода оно расширяется со знаком до 16 разрядов.

Используя команды циклов совместно с командами манипу­ляции элементами строк, можно составлять достаточно сложные программы преобразования строк. Рассмотрим пример составле­ния программы для перевода строки данных, записанных в шестнадцатеричной системе счисления, в некоторый код, для которого перекодировочная таблица находится в памяти с начального ад­реса, указанного в ВХ, как это требуется для использования команды табличного преобразования кодов XLAT. Пусть далее исходная строка содержит 80 элементов и находится в памяти с относительного начального адреса 100, а строка-результат дол­жна быть размещена с относительного адреса 200. Программа, выполняющая перекодировку исходной строки в строку-резуль­тат, при значении флага направления DF=0 будет иметь вид:

MOV SI ,100
MOV DI ,200
MOV СХ, 80

Здесь использована команда табличного преобразования кодов XLAT, описанная в 1.2.

Команды прерывания. Включают три мнемокода: INT (пре­рывание), INTO (прерывание при переполнении) и IRET (воз­врат из прерывания).

Команда прерывания INT при v = 1 имеет двухбайтовый фор­мат, второй байт которого содержит 8-разрядное число, определя­ющее тип (type) или уровень прерывания. По команде INT type процессор переходит к выполнению программы обслуживания прерывания указанного уровня, причем автоматически выполня­ются действия, необходимые для обеспечения возврата в точку прерывания. Эти действия состоят в следующем: содержимое регистра флагов F записывается в стек (PUSHF), сбрасывают­ся флаги IF и TF, текущие значения регистра CS и указателя команд IP записываются в стек.

Для определения начального адреса программы обслужива­ния в соответствии со значением type используется таблица уровней прерывания. Для каждого из 256 уровней прерываний в этой таблице от­ведено по четыре байта: первые два байта определяют значение указателя команд IP, вторые - значение сегментного регистра CS. Эта четверка байтов определяет начальные адреса программ обслуживания (пары значений CS, IP), которые должны быть предварительно записаны в ячейки памяти по абсолютным адре­сам 0-3FFH. Адрес таблицы, соответствующий указанному в команде INT type уровню прерывания, определяется в ЦП сле­дующим образом. После запоминания в стеке текущих значений CS и ГР осуществляются загрузки: CS = type x 4 + 2 и IP = type x 4. Новые значения CS и IP, взятые соответственно из ячеек с адресами type x 4 + 2 и type x 4, определяют начальный адрес требуемой программы обслуживания.

Рассмотренная выше команда прерывания INT при значении поля v = 0 имеет однобайтовый формат, т. е. не требует специаль­ного указания уровня прерывания. Эта команда автоматически воспринимается процессором как прерывание третьего уровня (type=3) и обычно используется в программах в качестве контрольной точки.

Команда прерывания при переполнении INTO вызывает пе­реход на обслуживание прерывания четвертого уровня (type = 4) в случае, когда значение флага переполнения OF = 1. Команда INTO обычно используется после арифметических команд над числами со знаком. Обычно несколько первых уровней прерыва­ний (до 32) резервируются под обработку ряда специфических ситуаций, таких, например, как попытка деления на нуль, переполнение и тому подобных.

Особенность обработки прерываний зарезервированных уров­ней состоит в том, что процессор переходит к их обслуживанию независимо от значения флага IF разрешения прерываний.

Однобайтовая команда IRET ставится в конце каждой про­граммы обслуживания прерывания и обеспечивает возврат из прерывания. По этой команде процессор извлекает из стека значение указателя команд IP и программного сегмента CS, а также восстанавливает прежнее содержимое регистра флагов F (как и по команде POPF). При необходимости содержимое остальных регистров ЦП, соответствующее прерываемой программе, может быть запомнено в стеке при переходе на программу обслужива­ния и затем восстановлено при возврате из нее с помощью команд обращения к стеку.

Нарушение естественного порядка следования команд, когда адрес следующей выполняемой команды автоматически вычисляется программным счетчиком, осуществляется путем загрузки в программный счетчик и, при необходимости, в сегментный регистр CS новых адресов. Эти действия выполняются при помощи команд условных и безусловных переходов.

Безусловные переходы

Безусловный переход - это переход, который выполняется всегда. Безусловный переход осуществляется с помощью команды JMP . У этой команды один операнд, который может быть непосредственным адресом, регистром или ячейкой памяти, содержащей адрес. Примеры безусловных переходов:

Jmp metka ;Переход на метку jmp bx ;Переход по адресу в BX jmp word ;Переход по адресу, содержащемуся в памяти по адресу в BX

Условные переходы

Условный переход осуществляется, если выполняется определённое условие, заданное флагами процессора. Cостояние флагов изменяется после выполнения арифметических, логических и некоторых других команд. Если условие не выполняется, то управление переходит к следующей команде.

Существует много команд для различных условных переходов. Давайте рассмотрим подробнее все эти команды:

Команда	Переход, если	Условие перехода
JZ/JE	нуль или равно	ZF=1
JNZ/JNE	не нуль или не равно	ZF=0
JC/JNAE/JB	есть переполнение/не выше и не равно/ниже	CF=1
JNC/JAE/JNB	нет переполнения/выше или равно/не ниже	CF=0
JP	число единичных бит чётное	PF=1
JNP	число единичных бит нечётное	PF=0
JS	знак равен 1	SF=1
JNS	знак равен 0	SF=0
JO	есть переполнение	OF=1
JNO	нет переполнения	OF=0
JA/JNBE	выше/не ниже и не равно	CF=0 и ZF=0
JNA/JBE	не выше/ниже или равно	CF=1 или ZF=1
JG/JNLE	больше/не меньше и не равно	ZF=0 и SF=OF
JGE/JNL	больше или равно/не меньше	SF=OF
JL/JNGE	меньше/не больше и не равно	SF≠OF
JLE/JNG	меньше или равно/не больше	ZF=1 или SF≠OF
JCXZ	содержимое CX равно нулю	CX=0

У всех этих команд один операнд - имя метки для перехода. Сравнения «выше» и «ниже» относятся к беззнаковым числам, а «больше» и «меньше» - к числам со знаком.

Команды CMP и TEST

Для формирования условий переходов используются команды CMP и TEST . Команда CMP предназначена для сравнения чисел. Она выполняется аналогично команде SUB : из первого операнда вычитается второй, но результат не записывается на место первого операнда, изменяются только значения флагов. Например:

Cmp al,5 ;Сравнение AL и 5 jl c1 ;Переход, если AL

Команда TEST работает аналогично команде AND , но также результат не сохраняется, изменяются только флаги. С помощью этой команды можно проверить состояние различных битов операнда. Например:

Test bl,00000100b ;Проверить состояние 2-го бита BL jz c2 ;Переход, если 2-й бит равен 0

Команды микропроцессора.

Теперь остановимся подробнее на выполняемых командах. Весь набор команд любого микропроцессора можно разделить на несколько групп.

Первая группа - это команды перемещения данных. Повинуясь этим командам, процессор копирует содержимое одной ячейки памяти в другую, копирует информацию из ячейки памяти в один из внутренних регистров либо, наоборот, копирует содержимое регистра в одну из ячеек памяти. Кроме того, данные могут копироваться из одного внутреннего регистра в другой.

Следует заметить, что так называемые команды перемещения, по сути, не перемещают данные из ячейки в ячейку, а копируют эти данные. Операция перемещения в цифровой технике бессмысленна. В общепри­нятом понимании переместить означает убрать из одного места и поме­стить в другое. Но убрать данные из ячейки памяти невозможно!

Любой бит любой ячейки памяти всегда равен либо нулю, либо единице. То есть всегда содержит какое-либо число. Поэтому команды перемещения считывают байт данных из ячейки-источника и записывают их в ячейку-приемник. При этом в ячейке-источнике данные не изменяются.

Ко второй группе относятся команды преобразования данных. Именно в эту группу входят команды сложения, вычитания, логических преобразований, сдвига разрядов и т. д.

К третьей группе относятся команды передачи управления. Вот об этом классе команд я хотел бы поговорить подробнее. Сложно пред­ставить себе программу, состоящую лишь из одной последовательной цепочки команд. Подавляющее число алгоритмов требуют разветвления программы. Это значит, что программа должна уметь выполнять разные последовательности действий в зависимости от некоторого условия.

Пример.

Допустим, что наше микропроцессорное устройство имеет кнопки управления. При нажатии каждой кнопки должно выполняться свое определенное действие. Например, при нажатии одной кнопки исполнительный механизм должен повернуться влево. При нажа­тии другой - повернуться вправо и т. п. Для того, чтобы это было возможно, программа периодически считывает состояние кнопок. Затем программа должна оценить их состояние. Если нажата первая кнопка, выполняется некая последовательность команд, выдающая на соответствующий порт код, приводящий к включению двигателя в прямом направлении. Если нажата вторая кнопка, то выполняется другая последовательность команд, выдающая в тот же порт совсем другой код. Этот код должен вызвать включение двигателя в реверсном направлении.

Очевидно, что для реализации данного алгоритма придется прервать последовательное выполнение команд. Для того, чтобы программа имела возможность менять алгоритм своей работы в зависимости от какого-либо условия, в системе команд любого процессора обязательно имеются команды передачи управления. К командам передачи управления отно­сятся следующие виды команд: команды условного перехода; команды безусловного перехода; команды перехода к подпрограмме; команды организации цикла. Рассмотрим все эти виды команд по порядку.

Команды условного и безусловного перехода

Оба этих вида команд предназначены для того, чтобы прерывать после­довательное выполнение программы и вызывать так называемый переход. Причем условный переход происходит только при соблюдении какого-либо условия. Безусловный переход выполняется всегда, как только программа встретит соответствующую команду. В качестве условий перехода может выступать одно из следующих логических выражений:

♦ величина А равна величине В;

♦ величина А не равна величине В;

♦ величина А меньше величины В;

♦ величина А больше величины В;

♦ величина А меньше или равна величине В;

♦ величина А больше или равна величине В.

В качестве величин для сравнения может выступать содержимое любых внутренних регистров процессора, содержимое любых ячеек памяти или просто константы.

Пример.

Рассмотрим пример применения условного и безусловного переходов. Для наглядности изобразим цепочку команд в программной памяти в виде последовательности графических элементов (см. рис. 2.2). Ход выполнения программы показан при помощи стрелок. Квадратиками обозначены обычные команды (команды перемещения и команды пре­образования данных). Кружочек с вопросом - это команда условного перехода. Скругленный элементе восклицательным знаком - это безусловный переход. Такая программа имеет две ветви. В случае, если условие есть ложь, выполняется ветвь номер 1. В случае, если условие - истина, выполняется ветвь номер 2.

Допустим, что условный переход производит сравнение кода нажатой клавиши с некоторой константой. Тогда действие, выполняемое услов­ным оператором, можно записать так: «Если код нажатой клавиши равен 0, перейти к выполнению ветви номер 2». Соответственно, в случае невы­полнения условия (например, считанное число равно 1), программа про­должит свою работу в обычном режиме и перейдет, таким образом, к выполнению ветви номер 1.

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 CMP) 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 бита (при сдвиге вправо). Например, при логическом сдвиге вправо в старшем разряде кода операнда устанавливается нуль, а младший разряд записывается в качестве флага переноса в регистр состояния процессора. А при арифметическом сдвиге вправо значение старшего разряда сохраняется прежним (нулем или единицей), младший разряд также записывается 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 влево и в старший разряд при циклическом сдвиге вправо.

Для примера на рис. 2.3 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.

Рис. 2.3. Команды сдвигов вправо .

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 C (от Carry) будут соответствовать команды CLC (очистка) и SEC или STC (установка).

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 (CMP), 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. 2.4 показано разветвление программы на две ветки с последующим соединением, а на рис. 2.5 - 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. 2.4. Реализация разветвления на две ветки .

Рис. 2.5. 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.

Конечно, в данном разделе мы рассмотрели только основные команды, наиболее часто встречающиеся в процессорах. У конкретных процессоров могут быть и многие другие команды, не относящиеся к перечисленным группам команд. Но изучать их надо уже после того, как выбран тип процессора, подходящий для задачи, решаемой данной микропроцессорной системой.

Информатика и информационные технологии: конспект лекций Цветкова А В

2. Команды передачи управления

Мы познакомились с некоторыми командами, из которых формируются линейные участки программы. Каждая из них в общем случае выполняет некоторые действия по преобразованию или пересылке данных, после чего микропроцессор передает управление следующей команде. Но очень мало программ работает таким последовательным образом. Обычно в программе есть точки, в которых нужно принять решение о том, какая команда будет выполняться следующей. Это решение может быть:

1) безусловным – в данной точке необходимо передать управление не той команде, которая идет следующей, а другой, которая находится на некотором удалении от текущей команды;

2) условным – решение о том, какая команда будет выполняться следующей, принимается на основе анализа некоторых условий или данных.

Программа представляет собой последовательность команд и данных, занимающих определенное пространство оперативной памяти. Это пространство памяти может быть либо непрерывным, либо состоять из нескольких фрагментов.

То, какая команда программы должна выполняться следующей, микропроцессор узнает по содержимому пары регистров cs:(e)ip:

1) cs – сегментный регистр кода, в котором находится физический (базовый) адрес текущего сегмента кода;

2) eip/ip – регистр указателя команды, в котором находится значение, представляющее собой смещение в памяти следующей команды, подлежащей выполнению, относительно начала текущего сегмента кода.

Какой конкретно регистр будет использоваться, зависит от установленного режима адресации use16 или use32. Если указано use 16, то используется ip, если use32, то используется eip.

Таким образом, команды передачи управления изменяют содержимое регистров cs и eip/ip, в результате чего микропроцессор выбирает для выполнения не следующую по порядку команду программы, а команду в некотором другом участке программы. Конвейер внутри микропроцессора при этом сбрасывается.

По принципу действия команды микропроцессора, обеспечивающие организацию переходов в программе, можно разделить на 3 группы:

1. Команды безусловной передачи управления:

1) команда безусловного перехода;

2) команда вызова процедуры и возврата из процедуры;

3) команда вызова программных прерываний и возврата из программных прерываний.

2. Команды условной передачи управления:

1) команды перехода по результату команды сравнения стр;

2) команды перехода по состоянию определенного флага;

3) команды перехода по содержимому регистра есх/сх.

3. Команды управления циклом:

1) команда организации цикла со счетчиком есх/сх;

2) команда организации цикла со счетчиком есх/сх с возможностью досрочного выхода из цикла по дополнительному условию.

Безусловные переходы

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:

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

2) от указания перед адресом перехода (в команде перехода) модификатора; при этом сам адрес перехода может находиться либо непосредственно в команде (прямой переход), либо в регистре или ячейке памяти (косвенный переход).

Модификатор может принимать следующие значения:

1) near ptr – прямой переход на метку внутри текущего сегмента кода. 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 – $;

2) far ptr – прямой переход на метку в другом сегменте кода. Адрес перехода задается в виде непосредственного операнда или адреса (метки) и состоит из 16-битного селектора и 16/32-битного смещения, которые загружаются, соответственно, в регистры cs и ip/eip;

3) word ptr – косвенный переход на метку внутри текущего сегмента кода. Модифицируется (значением смещения из памяти по указанному в команде адресу, или из регистра) только eip/ip. Размер смещения 16 или 32 бит;

4) dword ptr – косвенный переход на метку в другом сегменте кода. Модифицируются (значением из памяти – и только из памяти, из регистра нельзя) оба регистра – cs и eip/ip. Первое слово/двойное слово этого адреса представляет смещение и загружается в ip/eip; второе/третье слово загружается в cs. Команда безусловного перехода jmp

Синтаксис команды безусловного перехода – jmp [модификатор] адрес_перехода – безусловный переход без сохранения информации о точке возврата.

Адрес_перехода представляет собой адрес в виде метки либо адрес области памяти, в которой находится указатель перехода.

Всего в системе команд микропроцессора 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:

1) прямой короткий;

2) прямой;

3) косвенный.

Процедуры

В языке ассемблера есть несколько средств, решающих проблему дублирования участков программного кода. К ним относятся:

1) механизм процедур;

2) макроассемблер;

3) механизм прерываний.

Процедура, часто называемая также подпрограммой, – это основная функциональная единица декомпозиции (разделения на несколько частей) некоторой задачи. Процедура представляет собой группу команд для решения конкретной подзадачи и обладает средствами получения управления из точки вызова задачи более высокого уровня и возврата управления в эту точку.

В простейшем случае программа может состоять из одной процедуры. Другими словами, процедуру можно определить как правильным образом оформленную совокупность команд, которая, будучи однократно описана, при необходимости может быть вызвана в любом месте программы.

Для описания последовательности команд в виде процедуры в языке ассемблера используются две директивы: PROC и ENDP.

Синтаксис описания процедуры таков (рис. 36).

Рис. 36. Синтаксис описания процедуры в программе

Из рисунка 36 видно, что в заголовке процедуры (директиве PROC) обязательным является только задание имени процедуры. Среди большого количества операндов директивы PROC следует особо выделить [расстояние]. Этот атрибут может принимать значения near или far и характеризует возможность обращения к процедуре из другого сегмента кода. По умолчанию атрибут [расстояние] принимает значение near.

Процедура может размещаться в любом месте программы, но так, чтобы на нее случайным образом не попало управление. Если процедуру просто вставить в общий поток команд, то микропроцессор будет воспринимать команды процедуры как часть этого потока и, соответственно, будет осуществлять выполнение команд процедуры.

Условные переходы

Микропроцессор имеет 18 команд условного перехода. Эти команды позволяют проверить:

1) отношение между операндами со знаком («больше – меньше»);

2) отношение между операндами без знака («выше – ниже»);

3) состояния арифметических флагов ZF, SF, CF, OF, PF (но не AF).

Команды условного перехода имеют одинаковый синтаксис:

jcc метка_перехода

Как видно, мнемокод всех команд начинается с «j» – от слова jump (прыжок), ее – определяет конкретное условие, анализируемое командой.

Что касается операнда метка_перехода, то эта метка может находиться только в пределах текущего сегмента кода, межсегментная передача управления в условных переходах не допускается. В связи с этим отпадает вопрос о модификаторе, который присутствовал в синтаксисе команд безусловного перехода. В ранних моделях микропроцессора (i8086, i80186 и i80286) команды условного перехода могли осуществлять только короткие переходы – на расстояние от -128 до +127 байт от команды, следующей за командой условного перехода. Начиная с модели микропроцессора 80386, это ограничение снято, но, как видите, только в пределах текущего сегмента кода.

Для того чтобы принять решение о том, куда будет передано управление командой условного перехода, предварительно должно быть сформировано условие, на основании которого и будет приниматься решение о передаче управления.

Источниками такого условия могут быть:

1) любая команда, изменяющая состояние арифметических флагов;

2) команда сравнения стр, сравнивающая значения двух операндов;

3) состояние регистра есх/сх.

Команда сравнения cmp

Команда сравнения стр имеет интересный принцип работы. Он абсолютно такой же, как и у команды вычитания – sub операнде, операнд_2.

Команда стр так же, как и команда sub, выполняет вычитание операндов и устанавливает флаги. Единственное, чего она не делает – это запись результата вычитания на место первого операнда.

Синтаксис команды стр – стр операнд_1, операнд_2 (compare) – сравнивает два операнда и по результатам сравнения устанавливает флаги.

Флаги, устанавливаемые командой стр, можно анализировать специальными командами условного перехода. Прежде чем мы их рассмотрим, уделим немного внимания мнемонике этих команд условного перехода (табл. 16). Понимание обозначений при формировании названия команд условного перехода (элемент в названии команды jcc, обозначенный нами ее) облегчит их запоминание и дальнейшее практическое использование.

Таблица 16. Значение аббревиатур в названии команды jcc

Таблица 17. Перечень команд условного перехода для команды стр операнд_1, операнд_2

He удивляйтесь тому обстоятельству, что одинаковым значениям флагов соответствует несколько разных мнемокодов команд условного перехода (они отделены друг от друга косой чертой в табл. 17). Разница в названии обусловлена желанием разработчиков микропроцессора облегчить использование команд условного перехода в сочетании с определенными группами команд. Поэтому разные названия отражают скорее различную функциональную направленность. Тем не менее то, что эти команды реагируют на одни и те же флаги, делает их абсолютно эквивалентными и равноправными в программе. Поэтому в таблице 17 они сгруппированы не по названиям, а по значениям флагов (условиям), на которые они реагируют.

Команды условного перехода и флаги

Мнемоническое обозначение некоторых команд условного перехода отражает название флага, с которым они работают, и имеет следующую структуру: первым идет символ «j» (Jump, переход), вторым – либо обозначение флага, либо символ отрицания «n», после которого стоит название флага. Такая структура команды отражает ее назначение. Если символа «n» нет, то проверяется состояние флага, если он равен 1, производится переход на метку перехода. Если символ «n» присутствует, то проверяется состояние флага на равенство 0, и в случае успеха производится переход на метку перехода.

Мнемокоды команд, названия флагов и условия переходов приведены в таблице 18. Эти команды можно использовать после любых команд, изменяющих указанные флаги.

Таблица 18. Команды условного перехода и флаги

Если внимательно посмотреть на таблицы 17 и 18, видно, что многие команды условного перехода в них являются эквивалентными, так как в основе и тех, и других лежит анализ одинаковых флагов.

Команды условного перехода и регистр есх/сх

Архитектура микропроцессора предполагает специфическое использование многих регистров. К примеру, регистр EAX/AX/AL используется как аккумулятор, а регистры ВР, SP – для работы со стеком. Регистр ЕСХ/СХ тоже имеет определенное функциональное назначение: он выполняет роль счетчика в командах управления циклами и при работе с цепочками символов. Возможно, что функционально команду условного перехода, связанную с регистром есх/сх, правильнее было бы отнести к этой группе команд.

Синтаксис этой команды условного перехода таков:

1) jcxz метка_перехода (Jump if ex is Zero) – переход, если сх нуль;

2) jecxz метка_перехода (Jump Equal есх Zero) – переход, если есх нуль.

Эти команды очень удобно использовать при организации цикла и при работе с цепочками символов.

Нужно отметить ограничение, свойственное команде jcxz/jecxz. В отличие от других команд условной передачи управления команда jcxz/jecxz может адресовать только короткие переходы – на -128 байт или на +127 байт от следующей за ней команды.

Организация циклов

Цикл, как известно, представляет собой важную алгоритмическую структуру, без использования которой не обходится, наверное, ни одна программа. Организовать циклическое выполнение некоторого участка программы можно, к примеру, используя команды условной передачи управления или команду безусловного перехода jmp. При такой организации цикла все операции по его организации выполняются вручную. Но, учитывая важность такого алгоритмического элемента, как цикл, разработчики микропроцессора ввели в систему команд группу из трех команд, облегчающую программирование циклов. Эти команды также используют регистр есх/сх как счетчик цикла.

Дадим краткую характеристику этим командам: 1) loop метка_перехода (Loop) – повторить цикл. Команда позволяет организовать циклы, подобные циклам for в языках высокого уровня с автоматическим уменьшением счетчика цикла. Работа команды заключается в выполнении следующих действий:

б) сравнения регистра ЕСХ/СХ с нулем: если (ЕСХ/СХ) = 0, то управление передается на следующую после loop команду;

2) loope/loopz метка_перехода

Команды loope и loopz – абсолютные синонимы. Работа команд заключается в выполнении следующих действий:

а) декремента регистра ЕСХ/СХ;

в) анализа состояния флага нуля ZF если (ЕСХ/СХ) = 0 или XF = 0, управление передается на следующую после loop команду.

3) loopne/loopnz метка_перехода

Команды loopne и loopnz также абсолютные синонимы. Работа команд заключается в выполнении следующих действий:

а) декремента регистра ЕСХ/СХ;

б) сравнения регистра ЕСХ/СХ с нулем;

в) анализа состояния флага нуля ZF: если (ЕСХ/СХ) = 0 или ZF = 1, управление передается на следующую после loop команду.

Команды loope/loopz и loopne/loopnz по принципу своей работы являются взаимообратными. Они расширяют действие команды loop тем, что дополнительно анализируют флаг zf, что дает возможность организовать досрочный выход из цикла, используя этот флаг в качестве индикатора.

Недостаток команд организации цикла loop, loope/loopz и loopne/loopnz состоит в том, что они реализуют только короткие переходы (от -128 до +127 байт). Для работы с длинными циклами придется использовать команды условного перехода и команду jmp, поэтому постарайтесь освоить оба способа организации циклов.

Из книги ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВСТРОЕННЫХ СИСТЕМ. Общие требования к разработке и документированию автора Госстандарт России

Из книги Linux для пользователя автора Костромин Виктор Алексеевич

Из книги Информатика и информационные технологии: конспект лекций автора Цветкова А В

ЛЕКЦИЯ № 19. Команды передачи управления

Из книги 200 лучших программ для Интернета. Популярный самоучитель автора Краинский И

2. Команды передачи управления Мы познакомились с некоторыми командами, из которых формируются линейные участки программы. Каждая из них в общем случае выполняет некоторые действия по преобразованию или пересылке данных, после чего микропроцессор передает управление

Из книги Windows Vista без напряга автора

Способы передачи Существуют два способа передачи потокового видео – последовательный (Progressive Streaming) и в реальном времени (Real-Time Streaming).При передаче последовательным способом качество изображения всегда лучше, поскольку видео воспроизводится с жесткого диска

Из книги Linux-сервер своими руками автора

Проблемы передачи При трансляции потокового видео через Интернет могут возникать проблемы, ухудшающие качество передачи. Среди них можно выделить несколько основных.Перебои в связиПотоковое вещание требует стабильной связи. Поскольку Интернет не может обеспечить

Из книги TCP/IP Архитектура, протоколы, реализация (включая IP версии 6 и IP Security) автора Фейт Сидни М

8.1. Панель управления нужна для управления В любом сложном устройстве всегда есть пульт – набор кнопок, рычажков, сенсорных датчиков, штурвалов… словом, приспособлений, с помощью которых можно этим сложным устройством управлять.Есть такой «пульт» и в Vista. Он называется

Из книги OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей автора Кеоун Дж.

5.3. Команды управления процессами Команда psКоманда ps предназначена для вывода информации о выполняемых в текущий момент процессах. Данная команда имеет много параметров, о которых вы можете прочитать в руководстве (man ps). Здесь я опишу лишь наиболее часто используемые

Из книги Linux: Полное руководство автора Колисниченко Денис Николаевич

10.4. Команды управления сервером DNS Для управления сервером DNS используется программа ndc. Ее можно использовать с параметрами start, stop, reload, restart.Параметр start запускает сервер, a stop - останавливает. Параметр reload перезагружает файлы зоны, если в них произошли изменения, а

Из книги ПК без напряга автора Жвалевский Андрей Валентинович

14.6.1 Команды управления доступом Команды и параметры, которые определяют доступ пользователя к хранилищу файлов удаленного хоста, определены в таблице 14.1.Таблица 14.1 Команды авторизации пользователя для доступа к архиву

Из книги Искусство программирования на языке сценариев командной оболочки автора Купер Мендель

14.6.2 Команды управления файлами Команды из таблицы 14.2 дают возможность выполнять типичные операции позиционирования на каталог и управления файлами удаленного хоста. Рабочим каталогом (working directory) называется текущий каталог пользователя.Таблица 14.2 Команды выбора

Из книги автора

Линии передачи Хотя в PSpice имеется специальное устройство под именем T (для линий передачи), применение его ограничено, поскольку эта модель не учитывает потерь в линии. Мы предпочитаем использовать для линии передачи модель, которая учитывает потери и содержит элементы R,

Из книги автора

9.2. Команды управления процессами 9.2.1. Иерархия процессов: ps и pstree О том, что команда ps позволяет просмотреть сведения обо всех процессах, протекающих в системе в данный момент, вы уже знаете (п.3.2). С ключом -f эта команда выводит как PID самого процесса, так и PPID его родителя,

Из книги автора

Панель управления нужна для управления В любом сложном устройстве всегда есть пульт – набор кнопок, рычажков, сенсорных датчиков, штурвалов… словом, приспособлений, с помощью которых можно этим сложным устройством управлять.Есть такой «пульт» и в Vista. Он называется

Из книги автора

11.1. Команды управления заданиями Некоторые из нижеследующих команд принимают, в качестве аргумента, "идентификатор задания". См. таблицу в конце главы.jobsВыводит список заданий, исполняющихся в фоне. Команда ps более информативна. Задания и процессы легко спутать.

Из книги автора

12.7. Команды управления терминалом Команды, имеющие отношение к консоли или терминалуtputинициализация терминала или выполнение запроса к базе данных терминалов terminfo. С помощью tput можно выполнять различные операции. tput clear -- эквивалентно команде clear. tput reset -- эквивалентно