Пильщиков

50Программирование на языке ассемблера IBM PC Глава 1

Иеще одно замечание. Поскольку сложение и вычитание беззнаковых и знаковых чисел производятся по одним и тем же ачгоритмам и поскольку ПК заранее не знает, какие именно числа он складывает или вычитает, то при выполнении этих операций ПК одновременно фиксирует в флагах CF и OF особенности операций для обоих классов чисел. Какие именно числа складываются (вычитаются), знает только автор программы, он и должен решать, на какой из этих двух флагов следует реагировать. Если он считает, что складываются беззнаковые числа, то для него представляет интерес флаг CF (был ли перенос) и безразличен флаг OF, но если, по его мнению, складываются знаковые числа, то он должен интересоваться флагом OF (было ли переполнение мантиссы) и не должен обращать внимание на флаг CF.

При сложении и вычитании чисел меняются также флаг нуля ZF и флаг знака SF. Флаг ZF получает значение 1, если результат оказался нулевым, и значение 0, если результат ненулевой; этот флаг предстааляет интерес при работе как со знаковыми, так и беззнаковыми числами. В флаг же SF заносится знаковый (самый левый) бит результата; этот флаг полезен при работе со знаковыми числами, т. к. он получает значение 1, если результат оказался отрицательным, и значение 0 иначе.

Примеры (ячейки размером в байт):

33.2.Команды сложения н вычитания

В ПК имеется несколько команд сложения и вычитания. Основными из них являются следующие:

В этих командах допустимы следующие комбинации операндов:

Команда ADD складывает операнды и записывает их сумму на место первого операнда: opl:=opl+op2. По команде SUB из первого операнда вычитается второй операнд и полученная разность записывается вместо первого операнда: opl:=opl-op2.

Например:

52 Программирование на языке ассемблера IBM PC Глава 1

бавляется значение флага переноса CF: opl:=opl+op2+CF, а в команде SBB из разности операндов еще вычитается значение этого флага: opl:=opl-op2-CF.

Зачем это нужно? В ПК одной командой можно сложить (вычесть) только числа размером в байт или слово. Сложение же (вычитание) чисел других размеров, например двойных слов, приходится реализовывать нам самим через сложение (вычитание) чисел размером в слово или байт. Здесь-то и оказываются полезными команды ADC и SBB.

Рассмотрим, для примера, как можно сложить следующие два числа размером в двойное слово: X=1204F003h и Y=8052300Fh. Условно разбиваем каждое число на два слова. Сначала складываем младшие (правые) части их, используя команду ADD. Может получиться единица переноса, которую надо учесть при сложении старших (левых) частей чисел. Как это сделать? Вспомним, что единица переноса попадает в флаг CF, поэтому к сумме старших частей надо добавить и значение этого флага (если единицы переноса не было, то CF=0, поэтому и здесь можно прибавлять CF), а такое сложение как раз и осуществляет команда ADC. Qieдовательно, старшие части чисел надо складывать по команде ADC.

х • 1204 F003

++

Если для определенности считать, что число X размещается в двух регистрах АХ (старшие цифры) и ВХ (младшие), а число Y - в регистрах СХ (старшие цифры) и DX (младшие), и если сумму этих двух чисел надо записать вместо числа X, т. е. надо реализовать (AX,BX):=(AX,BX)+(CX,DX), тогда это делается так:

(Отметим, что при сложении старших частей также может появиться единица переноса, однако мы ее уже не будем учитывать.)

С помощью команд ADC и SBB можно реачизовать сложение и вычитание чисел любого размера, причем эти операции для беззнаковых и знаковых чисел реализуются одинаково.

3.4.Команды умножения и деления

3.4.1.Команды умножения

Если сложение и вычитание беззнаковых и знаковых чисел производятся по одним и тем же алгоритмам, то умножение чисел этих двух классов выполняется по разным алгоритмам, в связи с чем в ПК имеются две команды умножения:

Операнд ор, указываемый в команде, - это лишь один из сомножителей; он может находиться в регистре или в памяти, но не может быть непосредственным операндом. Местонахождение другого сомножителя фиксировано и потому в ко-

в команде явно не указывается. При этом под результат отводится в два раза больше места, чем под сомножители. Это связано с тем, что умножение n-значных чисел в общем случае дает произведение из 2п цифр, и с желанием сохранить все цифры произведения. При умножении байтов результат имеет размер слова и записывается в весь регистр АХ (в АН - старшие цифры произведения, в AL - младшие), а при умножении слов результат имеет размер двойного слова и записывается в два регистра - в регистр DX заносятся старшие цифры произведения, а в регистр АХ - младшие цифры.

Примеры:

Итак, команды умножения выдают результат в удвоенном формате. Это не всегда удобно: то мы работали с числами-байтами, а тут приходится переходить на обработку чисел-слов. В то же время далеко не всегда величина произведения столь велика, что ему нужен удвоенный формат; например, в первой и третьей из наших команд умножения для результата вполне достаточно было бы обычного формата. Поэтому важно знать, действительно ли произведению нужен

"ДИАЛОГ-МИФИ-

54 Программирование на языке ассемблера IBM PC Глава 1

двойной формат или ему достаточно и одинарного формата. Иногда об этом известно заранее (мы заранее знаем, что перемножаются небольшие числа), но иногда это можно установить только после умножения. В последнем случае вопрос о том, умещается ли результат умножения в формат сомножителей или нет, решается с помощью анализа флагов переноса CF и переполнения OF, которые в обеих командах умножения меняются синхронно и по следующему правилу:

CF=OF=l - если произведение занимает двойной формат CF=OF=C> - если произведению достаточен формат сомножителей

При CF=0 (одновременно и OF=0) можно считать, что произведение байтов занимает только регистр AL, а произведение слов - только регистр АХ, и дальше можно работать только с этими регистрами. Но если CF=1, то далее приходится работать с произведением как с числом удвоенного формата.

3.4.2.О команде умножения в процессорах 80186 н старше

Фиксированность местонахождения первого операнда и результата и невозможность указывать непосредственный операнд в командах умножения делают эти команды не очень удобными. Поэтому в процессоре 80186 была введена новая команда умножения с тремя операндами, где некоторые из этих неудобств устранены. В ЯА эта команда допускает две эквивалентные формы записи:

MUL o p l , o p 2 , o p 3 или IMUL o p l , o p 2 , o p 3

и реализует следующее действие: opl:=op2*op3.

Допустимые типы операндов: opl: г16; ор2: г16, ш1б; орЗ: il6.

Таким образом, результат умножения можно поместить в любой регистр общего назначения, первый сомножитель может находиться как в регистре общего назначения, так и в любом слове памяти, а второй сомножитель обязательно задается как непосредственный операнд. Например:

Данная команда умножения предназначена для умножения только чисел размером в слово и только при условии, что произведение умещается в слово. При этом условии нет разницы между умножением чисел со знаком и чисел без знака, поэтому-то в ЯА и можно использовать любое из двух названий этой команды. Если указанное условие действительно выполняется, тогда флаги CF и OF получают значение 0, но если результат превосходит размер слова, тогда левые, наиболее значимые, биты произведения теряются, в регистр opl записываются последние 16 битов, а флаги CF и OF устанавливаются в 1.

Допускается следующее сокращение в записи рассматриваемой команды умножения: если opl=op2, т. е. если первый сомножитель берется из регистра, в кото-

рым должен быть записан результат, тогда в записи команды этот регистр может быть указан только раз:

Важное замечание. По умолчанию ассемблер разрешает указывать в тексте программы на ЯА только те команды, которые имеются в процессоре 8086, и фиксирует ошибку, если указаны команды, которые появились лишь в более старших моделях процессоров семейства 80x86. Так вот, чтобы ассемблер правильно воспринимал новые команды, скажем, процессора 80186 (в частности, новую команду умножения в любом ее варианте), в текст программы (в любом месте, но до первой такой команды) должна быть помешена директива

. 1 86

разрешающая до конца текста программы или до следующей подобной директивы (об этих директивах см. разд. 14.6) указывать все команды процессора 80186, которые можно использовать и в процессорах старших моделей.

Пример. Пусть X - байтовая переменная, a Y - переменная размером в слово и надо выполнить присваивание Y:=5*X*X-7*Y при условии, что числа знаковые и все вычисления укладываются в размер слова. Тогда это можно сделать так:

В данной книге мы не собираемся выходить за рамки системы команд процессора 8086, поэтому в датьнейшем мы не будем пользоваться рассмотренным здесь вариантом команды умножения.

3.4 J. Команды деления

Как и умножение, деление чисел без знака и со знаком также реализуется двумя командами:

Первая из этих команд предназначена для деления беззнаковых целых чисел, а вторая - для деления знаковых чисел, в остачьном же эти команды действуют одинаково:

"ДИАЛОГ-МИФИ-

и результата фиксировано и потому явно не указывается. Указывается только второй операнд (делитель), который может находиться в регистре или в ячейке памяти, но не может быть непосредственным операндом.

При делении слова на байт делимое обязано находиться в регистре АХ, а делитель должен быть байтом. При делении двойного слова на слово делимое обязано находиться в двух регистрах - в DX (старшая часть делимого) и в АХ (младшая часть), а делитель должен иметь размер слова.

В области целых чисел "настоящее" деление невозможно, и в ПК под делением понимают получение сразу двух величин - неполного частного (div) и остатка (mod). Оба этих числа помещаются на место делимого: его старшая часть заменяется на остаток, а младшая - на неполное частное. Оба этих числа имеют один и тот же размер, совпадающий с размером второго операнда (делителя).

Если через функцию trunc(x) обозначить отбрасывание дробной части вещественного числа х, тогда операции div и mod определяются следующим образом:

И, наконец, отметим, что при выполнейии команды деления возможно появление ошибки с названием "деление на 0 или переполнение". Она возникает в двух случаях:

•делитель равен 0 (ор=0),

•неполное частное не вмещается в отведенное ему место (регистр AL или АХ); это, например, произойдет при делении 600 на 2:

MOV АХ,600

MOV ВН,2

DIV ВН ; 600 d i v 2 - 300, но 300 не вмещается в AL

При такой ошибке ПК прекращает выполнение программы.

3.5.Изменение размера числа

Рассмотрим такую задачу. Пусть к числу из регистра ВХ надо прибавить число из регистра AL: BX:=BX+AL. Здесь требуется сложить слово с байтом, но в ПК нет команды сложения слова с байтом. Поэтому прежде всего надо сделать равными размеры этих чисел, а именно: надо расширить байт AL до слова, записав его, скажем, в регистр АХ, и только затем сложить числа из регистров АХ и ВХ. Возникает вопрос: как расширить байт AL до слова АХ с сохранением, конечно, величины числа?

Если число трактуется как беззнаковое, то делается это просто - надо слева к числу приписать нули: например, если AL=32=20h, то AX=0020h. Реализуется это записью 0 в левую часть регистра АХ, т. е. в регистр АН:

MOV АН,0 ; AL —> АХ ( б е з з н а к а )

Такое расширение называется расширением без знака.

Для чисел со знаком дело осложняется, т. к. надо учитывать знак числа. Если число неотрицательно, то для его расширения достаточно слева приписать нули. Но если число отрицательно, тогда слева надо приписывать двоичные единички

Итак, расширение знакового числа заключается в приписывании к нему слева нулей, если это число неотрицательно, или единичек, если число отрицательно. Такое расширение называется расширением со знаком.

Этому расширению можно дать и такую трактовку. Вспомним, что в дополнительном коде знакового числа самый левый бит является знаковым и что этот бит равен 0 для неотрицательных чисел и равен 1 для отрицательных. Поэтому можно сказать, что расширение со знаком заключается в дублировании слева знако-

Дтя осуществления расширения со знаком в систему команд ПК введена

У этой команды местонахождение операнда и результата фиксировано: операнд всегда берется из AL, а результат всегда записывается в АХ. Команда записывает в регистр АН число 00h или OFFh в зависимости от знака числа из регистра AL:

"ДИАЛОГ-МИФИ-

59 Программирование на языке ассемблера IBM PC Глава 1

Примеры:

Теперь вернемся к нашей задаче - к сложению BX:=BX+AL. В зависимости от того, как трактуются числа - как беззнаковые или как знаковые, она решается следующим образом:

Необходимость расширения байта до слова чаще всего возникает при делении байтов. Напомним, что в ПК можно делить слово на байт, но не байт на байт, поэтому, если мы хотим все же разделить байт на байт, то нам прежде всего надо первый байт (делимое) расширить до слова. А как это делается, мы только что рассмотрели. Например, присваивание AL:=AL div СН реализуется так:

Мы рассмотрели случай расширения байта до слова. Аналогично осуществляется расширение слова до двойного слова, необходимость в котором также возникает при делении. Обычно приходится расширять слово, находящееся в регистре АХ, до двойного слова, занимающего два регистра - DX и АХ, при условии, что в DX находится старшая часть числа, а в АХ - младшая:

АХ —> (DX,AX)

При этом условии расширение беззнакового числа АХ реатизуется засылкой О в регистр DX:

MOV DX,0 ; АХ -> (DX,AX) ( б е з з н а к а )

Если же число АХ рассматривается как знаковое, тогда для его расширения надо в регистр DX записать OOOOh, если число неотрицательно, или OFFFFh, если Число отрицательно. Для этого в системе команд ПК есть специачьная команда:

Расширение с л о в а до двойного ( c o n v e r t word to d o u b l e ) : CHD

Действие этой команды можно описать так:

Примеры здесь аналогичны предыдущим.

3.6.Примеры

В этом разделе рассматриваются примеры использования тех команд ПК

исредств ЯА, что описаны в данной главе, и приводятся их решения с пояснениями.

Пример 1

X DD ?

Требуется переставить местами оба слова двойного слова X.

Решение

Какие именно команды здесь нужны, определить несложно. Проблема здесь

вдругом - в том, что в этих командах нельзя непосредственно указывать адреса X

иХ+2. Например, при трансляции команды

MOV АХ, X

ассемблер зафиксирует ошибку, т. к. в команде MOV можно указывать операнды только типов BYTE и WORD, а здесь указан операнд X типа DWORD. Чтобы не было такой ошибки, надо явно указать ассемблеру, чтобы он рассматривал X не как имя двойного слова, а как имя слова, для чего следует применить оператор PTR.

С учетом сказанного задача решается так:

Воспользуемся этим примером и рассмотрим один из приемов сокращения записи команд. Как видно, в наших командах несколько раз используется конструкция WORD PTR. Так вот, чтобы многократно не выписывать эту достаточно длинную конструкцию, можно с помощью директивы EQU обозначить ее коротким именем, а затем использовать это имя. В результате получим более короткий вариант записи команд:

WP EQU WORD PTR

MOV AX, WP X

XCHG AX,WP X+2

MOV WP X,AX

"ДИАЛОГ-МИФИ-