9.4.3 Циклічні програми

Вхідний контроль:

1. Чи завжди у циклічній частині програми треба вказувати необхідну кількість повторень циклу?

2. Наведіть приклади організації циклів за допомогою команд мови Асемблер і покажіть, як вони реалізуються.

Програми, в яких багаторазово виконуються ті ж самі ділянки обчислень, як правило, з різними значеннями вхідних даних, називаються циклічними, а послідовність команд, що повторюються,циклами. Цикли з наперед заданою кількістю повторень називаютьсяарифметичними. Цикли, що не мають заздалегідь заданої кількості повторень, називаютьсяітераційними. Вихід з них відбувається при виконанні заданої умови. Для реалізації арифметичних циклів треба організувати лічильник циклів. За умовчанням для організації лічильника циклів призначений регістрСХ (ЕСХу МПІ80386 та старших). Якщо лічильник спадний, то при виконанні кожного циклу із його вмісту віднімається одиниця. Цикли повторюються доти, доки вміст лічильника буде більший за нуль. Циклічна програма вважається завершеною, якщо лічильник дорівнює нулю. Рідше використовуються зростаючі лічильники. При роботі з масивами закінчувати цикли можна також при досягненні поточної адреси елемента масиву адреси його останнього елемента. Як лічильник циклів можна використовувати будь-який регістр загального призначення, але у системі команд мови Асемблера існують спеціальні команди умовного переходу, в яких перевіряється вміст регістраСХ (ЕСХ).

Приклад 9.4.9 Перед записом байта даних у регістр передавача послідовного асинхронного адаптераRS-232-Cтреба перевірити, чи вільний є регістр зберігання передавача, тобто чи завершено передавання попереднього символу. Ознакою “порожнього” регістра зберігання є установлений в 1 п’ятий біт регістра стану лінії з адресою 3FDH. Наступний фрагмент програми реалізує цю перевірку у циклі:

MOV DX,3FDH ; Завантаження адреси регістра стану лінії

M1: IN AL,DX ; Введення байта стану лінії

AND AL,20H ; Регістр зберігання передавача

JZ M1 ; порожній, D5 = 1?

NOP

Приклад 9.4.10Перед прийомом даних з порту приймача послідовного асинхронного адаптераRS-232-Cтреба перевірити, чи прийняте з лінії дане перебуває у буферному регістрі приймача. Ознакою цього є наявність 1 у нульовому біті регістра стану лінії з адресою 3FDH. Наступний фрагмент програми реалізує цю перевірку в циклі:

MOV DX,3FDH ; Завантаження адреси порту стану лінії

M1: IN AL,DX ; Введення байта стану лінії

AND AL,01H ; Перевірка наявності даного у буферному регістрі

; приймача

JZ M1 ; D0 = 1

Приклад 9.4.11Знайти у чотириелементному рядку байт, що дорівнює 43Н,якщо рядок розміщений, починаючи з ефективної адреси 0200Н, а вміст сегментного регістра данихESдорівнює 7000Н:

7000:0200 41 42 43 44.

Лічильник байтів у рядку організуємо у регістрі СL, ефективна адреса байтів вміщується в індексний регістрDI, а еталон шуканого байта завантажуємо доAL. Для перепускання неспівпадаючих елементів використовується префіксREPNZ.

MOV AX,7000H ;

MOV ES,AX ;

MOV CL,0004H ; Організація лічильника циклів

MOV DI,0200H ; Організація непрямого регістрового адресування

; елементів рядка

MOV AX,0043H ; Завантаження еталонного байта до AL

STD ; Установлення прапорця напряму

CLD ; Скидання прапорця напряму

REPNZ ; Організація перепускання неспівпадаючих елементів

SCASB ; Сканування байтів рядка

Програма виконується циклічно чотири рази, кожний цикл являє собою лінійну програму. Після сканування усіх байтів рядка в регістрі СХбуде записане число 0001Н, а в регістріDI– число 0203Н, на одиницю більше, ніж адреса шуканого байта. ПрапорецьZFустановлюється після виконання програми.

Приклад 9.4.12Одновимірний масивМ(N), N= 10Hоднобайтових елементів зі знаками розміщений у сегменті даних, починаючи з ефективної адреси 20H; розсортувати елементи масиву на додатніМ(P)та від’ємніМ(NEG) і запам’ятати додатні елементи в області пам’ятіMP, починаючи з ефективної адреси 30H, а від’ємні елементи в області пам’ятіMNEG, починаючи з ефективної адреси 40H. СегментиDSтаESсуміщені.

Структурна схема алгоритму наведена на рис. 9.14.

Фрагмент програми розв’язання задачі.

MOV CX,0010H ; Завантаження лічильника циклів

MOV SI,0020H ; Завантаження адреси первісного масиву

MOV DI,0030H ; Завантаження початкової адреси масиву

; додатних елементів

MOV BX,0040H ; Завантаження початкової адреси масиву

; від’ємних елементів

СLD ; Виставлення автоінкрементування SI та DI

CYCLE: LODSB ; Виклик чергового елемента масиву

OR AL,AL ; Виставлення ознак елемента масиву

JS NEG ; Елемент є додатний?

Р: STOSB ; так, запис до масиву додатних чисел

JMP COUNT ; БП на команду перевірки лічильника

; циклів

NEG: MOV [BX],AL ; ні, запис до масиву чисел

INC BX ; Нарощування адреси масиву від’ємних

; чисел

COUNT: LOOP CYCLE ; Перевірка лічильника циклів

NOP

Рисунок 9.14 – Структурна схема алгоритму

Приклад 9.4.13Знайти середнє арифметичнеNдвобайтових елементів масивуM(N), N= 10H, що зберігаються у пам’яті в доповняльному коді, починаючи з адреси 7000:0020. Результат розмістити за ефективною адресою 30Н. Структурна схема алгоритму подана на рис. 9.15.

Рисунок 9.15 – Структурна схема алгоритму

Програма розв’язання задачі.

MOV AX,7000H ; Організація сегмента даних,

MOV DS,AX ; починаючи з ефективної адреси 7000:0000

MOV BX,0020Н ; Завантаження адреси початку масиву

MOV AX,0000H ; Обнулення акумулятора (S = 0)

M1: ADD AX,[BX] ; Додавання чергового елемента масиву

ADD BX,2 ; Нарощування адреси чергового елемента

; масиву

CMP BX,0030H ; Чи дорівнює адреса чергового елемента масиву

JNZ M1 ; адресі останього+2? Якщо ні, повернення на

; початок циклу

MOV BX,0010H ; Завантаження дільника до BX

IDIV BX ; Визначення середнього арифметичного

MOV [30H],AX ; Запам’ятовування середнього арифметичного

NOP

Сума елементів масиву вміщується в акумуляторі АХ, результат треба запам’ятовувати за ефективною адресою 30H.

Приклад 9.4.14Написати підпрограму часової затримки тривалістю 100 мкс за умови, що тривалість такту 0,1 мкс. Для організації підпрограми затримки, яка найчастіше має назвуDELAY, треба використати лічильник для зберігання числа повторень циклів, від якого залежить час затримки. ЗначенняХобчислюється за формулою

,

де дужки ] [ означають, що дрібна частина відкидається; t_з– задане значення затримки;t_о– час, потрібний для одноразово виконуваних команд;t_ц– час, потрібний для виконання циклічно повторюваних команд. Вибір застосовуваних у підпрограмі команд та обчисленняХявляє собою ітераційний процес, тривалість якого залежить від необхідної точності затримки. За наявності високих вимог до точності забезпечуваної затримки можливі два шляхи розв’язання цієї задачі:

1) зменшують отримане значення Хна кілька одиниць, а отримане зменшення компенсують командоюNOP, яка виконується багаторазово;

2) змінюють значення t_цза рахунок включення у цикл інших команд.

Наступний фрагмент підпрограми DELAYдає уявлення про принцип програмної реалізації часової затримки:

CALL DELAY ; 19 тактів за умови внутрішньосегментного

; переходу

DELAY: MOV AL,X ; 2 такти, Х обчислюється за формулою та

; задається у команді з безпосереднім

; адресуванням

TIME: DEC AL ; 3 такти

JNZ TIME ; 8 тактів

NOP ; 2 такти

RET ; 8 тактів

На початку підпрограми DELAY, як і в кожній підпрограмі, треба запам’ятати вміст використовуваних регістрів та регістра прапорців:

CALL DELAY ; 19 тактів

DELAY: PUSH BX ; 11тактів

PUSHF ; 10 тактів

MOV BL,X ; 2 такти, Х повинен завантажуватись у BL

; як операнд з безпосереднім адресуванням

M1: DEC BL ; 3 такти

JNZ M1 ; 16 тактів

POP F ; 8 тактів

POP BX ; 8 тактів

RET ; 8 тактів

t_о= (19+11+10+2+8+8+8)·0,1 = 7,3 мкс;

t_ц= (3+16)·0,1 = 1,9 мкс;

t_з= 100 мкс.

.

При Х= 49Dотримаємоt_з= 6,6 + 49 * 1,9 = 6,6 + 93,1 = 99,7 мкс.

Така точність формування затримки не є достатня і тому до одноразово виконуваних команд треба додати команду, яка б займала 3 такти і виконувалась 0,3 мкс. Це може бути команда OR BL, BL.Остаточно фрагмент підпрограми затримки має вигляд:

DELAY: PUSH BX

PUSHF

MOV BL,31Н

M1: DEC BL

JNZ M1

OR BL,BL

POP F

POP BX

RET

Слід зазначити, що доцільно перед зверненням до підпрограми DELAYзаборонити масковані переривання від зовнішніх пристроїв і наступною після командиCALL DELAYвжити команду дозволу переривань.

Контрольні питання:

1. Які програми називаються циклічними?

2. Які види циклічних програм ви знаєте?

3. Які команди умовних переходів використовуються для пошуку в рядку першого нульового або ненульового елемента?

4. Який спосіб адресування використовується при роботі з двовимірними масивами?

5. У масиві Nоднобайтових чисел, розміщених у пам’яті, починаючи з адреси 7000: 0010Н, підрахувати суму парних чисел. Результат розмістити за зміщенням 0027Н.

6. У масиві M(N)однобайтових чисел, розміщених у пам’яті, починаючи з адреси 7000: 0010Н, підрахувати суму непарних чисел. Результат розмістити за зміщенням 0022Н.

7. У масиві M(N)однобайтових чисел, розміщених у пам’яті, починаючи з адреси 7000:0010Н, підрахувати кількість непарних чисел. Результат розмістити за зміщенням 0030Н.

8. У масиві М(N)двобайтових чисел, розміщених у пам’яті, починаючи з адреси 7000:0010Н, підрахувати кількість парних чисел. Результат розмістити за зміщенням 0026Н.

Контрольні питання підвищеної складності:

1. Знайти суму елементів головної діагоналі квадратної матриці NNі розмістити результат за зміщенням 0020H. Початкова адреса двовимірного масиву 7000:0010.

2. Скільки разів буде повторено цикл, якщо у лічильних циклів CLбуде спочатку занесено число 2?