Вызов подпрограмм

Как вы знаете, подпрограммы – это вспомогательные алгоритмы. Напишем подпрограмму, которая возводит в квадрат значение регистра R0. Эта подпрограмма содержит всего одну команду умножения (умножить R0 на R0, записать результат в R0):

MUL R0, R0

В начале подпрограммы нужно поставить метку (имя подпрограммы), а в конце – команду возврата RET (от англ. return – возврат), по которой процессор возвращается в точку вызова. Таким образом, вся подпрограмма, которую мы назовём SQR, выглядит так:

SQR:

MUL R0, R0

RET

«Паспорт» этой подпрограммы такой:

Вход: число в регистре R0

Выход (результат): квадрат числа в регистре R0

Подпрограмма располагается ниже основной программы. Чтобы вызвать подпрограмму, используют команду CALL (от англ. call – вызвать), после которой записывают имя подпрограммы – метку, с которой она начинается, адрес точки входа. Вот вся программа вместе с подпрограммой:

MOV 12,R0 ; записать начальное значение в R0

CALL SQR ; вызвать подпрограмму SQR

STOP ; конец основной программы

SQR: ; точка входа подпрограммы

MUL R0, R0 ; тело подпрограммы – возведение R0 в квадрат

RET ; возврат из подпрограммы

Остается один вопрос: как процессор определяет адрес возврата из подпрограммы, когда выполняется команда RET? Заметим, что в самой команде RET адрес не указан. Дело в том, что адрес перехода заранее определить нельзя (нельзя поставить команду безусловного перехода JMP), потому что подпрограмма может вызываться из разных мест программы, в том числе из других подпрограмм. Эту проблему оказалось просто решить с помощью стека:

• команда CALL записывает в стек адрес возврата из подпрограммы, то есть адрес команды, следующей за командой CALL; поскольку регистр PC (программный счётчик) всегда содержит адрес следующей команды, процессору достаточно просто скопировать содержимое регистра PC в стек;

• после этого в регистр записывается адрес указанной подпрограммы и ей передается управление;

• команда RET снимает с вершины стека адрес возврата и записывает его в регистр PC, таким образом управление передается следующей команде вызывающей программы.

Сохранение регистров

Теперь напишем более сложную подпрограмму, которая возводит R0 в куб. Теперь для вычисления придется задействовать ещё один регистр, например, R1:

MOV R0,R1 ; скопировать R0 в R1

MUL R0,R0 ; возвести R0 в квадрат

MUL R1,R0 ; умножить R1 на R0

Все хорошо, но… мы стерли значение регистра R1, которое было до вызова подпрограммы. Чтобы при вызове подпрограммы регистры не стирались, их нужно сохранять при входе в подпрограмму и восстанавливать перед самым выходом. Где сохранять? Самый простой выход – использовать стек, сохранять командой PUSH, и восстанавливать командой POP. Таким образом полный текст подпрограммы CUBE выглядит так:

CUBE:

PUSH R1 ; сохраняем R1

MOV R0,R1 ; скопировать R0 в R1

MUL R0,R0 ; возвести R0 в квадрат

MUL R1,R0 ; умножить R1 на R0

POP R1 ; восстанавливаем R1

RET

Передача параметров в подпрограмму

В предыдущих примерах вы уже увидели, что параметры (дополнительные данные) могут передаваться в подпрограмму через регистры общего назначения R0-R3. Но этих регистров всего четыре, поэтому таким способом можно передать только четыре 16-битных числа. А что, если нужно передать, например, массив из 100 элементов? В этом случае на помощь приходит стек.

Перед вызовом подпрограммы в стек записываются все передаваемые параметры. рассмотрим сначала «игрушечную» задачу – написать подпрограмму, которая возводит число в квадрат, причем это число передается через стек. Результат должен быть помещен в регистр R0.

Перед вызовом подпрограммы запишем в стек значение R0: