Лекция № 4. Условные переходы. Арифметиченские команды. Bcd числа.

Микропроцессор имеет 18 команд условного перехода, позволяющие проверить:

– отношение между операндами со знаком (больше-меньше);

– отношение между операндами без знака (выше-ниже);

– состояние арифметических флагов zf,sf, cf, of, pf.

Команды условного перехода имеют одинаковый синтаксис:

Jcc метка_перехода

Межсегментной передачи управления в условных переходах не допускается (максимальный переход равен размеру сегмента).

Источниками условия для перехода могут быть:

– любая команда, изменяющая состояние арифметических флагов;

– команда сравнения cmp;

– состояние регистра ecx/cx.

Команда cmp выполняет вычитание операторов и устанавливает флаги, не записывает результат вычитания на место первого операнда.

Cmp операнд_1, операнд_2

Значения аббревиатур в названии команды jcc:

Пример 7: сравним очередной элемент массива с 5:

Команды условного перехода и флаги

cmp x, y

Опкод	Значение(переход,если...)	Условие
JA	Jump if above (X > Y)	CF=0 & ZF=0
JAE	Jump if above or equal (X >= Y)	CF=0
JB	Jump if below (X < Y)	CF=1
JBE	Jump if below or equal (X < Y)	CF=1 or ZF=1
JC	Jump if carry (cf=1)	CF=1
JCXZ	Jump if CX=0	регистр CX=0
JE (то же, что и JZ)	Jump if equal (X = Y)	ZF=1
JG	Jump if greater (signed) (X > Y)	ZF=0 & SF=OF
JGE	Jump if greater or equal (signed) (X >= Y)	SF=OF
JL	Jump if less (signed) (X < Y)	SF != OF
JLE	Jump if less or equal (signed) (X <= Y)	ZF=1 or SF!=OF
JMP	Безусловный переход	-
JNA	Jump if not above (X <= Y)	CF=1 or ZF=1
JNAE	Jump if not above or equal (X < Y)	CF=1
JNB	Jump if not below (X >= Y)	CF=0
JNBE	Jump if not below or equal (X > Y)	CF=1 & ZF=0
JNC	Jump if not carry (cf=0)	CF=0
JNE	Jump if not equal (X != Y)	ZF=0
JNG	Jump if not greater (signed) (X <= Y)	ZF=1 or SF!=OF
JNGE	Jump if not greater or equal (signed) (X < Y)	SF!=OF
JNL	Jump if not less (signed) (X >= Y)	SF=OF
JNLE	Jump if not less or equal (signed) (X > Y)	ZF=0 & SF=OF
JNO	Jump if not overflow (signed) (of=0)	OF=0
JNP	Jump if no parity (pf=0)	PF=0
JNS	Jump if not signed (signed) (sf=0)	SF=0
JNZ	Jump if not zero (X != Y)	ZF=0
JO	Jump if overflow (signed) (of=1)	OF=1
JP	Jump if parity (pf=1)	PF=1
JP	Jump if parity (pf=1)	PF=1
JPE	Jump if parity even	PF=1
JPO	Jump if parity odd	PF=0
JS	Jump if signed (signed)	SF=1
JZ	Jump if zero (X = Y)	ZF=1

Пример 8: надо преобразовать строчные буквы в прописные. Строчным буквам в таблице ASCII символов соответствует диапазон 61h-7ah, прописным – 41h-5ah. Для выполнения преобразования между строчными и прописными буквами достаточно инвертировать 5 бит.

Например:

а – 01100001 z – 01111010

А – 01000001 Z – 01011010

Таблица ASCII кодов.

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	A	B	C	D	E	F
0	...	...		0	@	P	'	Р	А	Р	а	...	...	...	р	Ё
1	...	...	!	1	A	Q	a	Q	Б	С	б	...	...	...	с	ё
2	...	...	"	2	B	R	b	R	В	Т	в	...	...	...	т	Є
3	...	...	#	3	C	S	c	S	Г	У	г	...	...	...	у	є
4	...	...	$	4	D	T	d	T	Д	Ф	д	...	...	...	ф	Ї
5	...	...	%	5	E	U	e	U	Е	Х	е	...	...	...	х	ї
6	...	...	&	6	F	V	f	V	Ж	Ц	ж	...	...	...	ц	Ў
7	...	...	'	7	G	W	g	W	З	Ч	з	...	...	...	ч	ў
8	...	...	(	8	H	X	h	X	И	Ш	и	...	...	...	ш	°
9	...	...	)	9	I	Y	i	Y	Й	Щ	й	...	...	...	щ	∙
A	...	...	*	:	J	Z	j	Z	К	Ъ	к	...	...	...	ъ	·
B	...	...	+	;	K	[	k	{	Л	Ы	л	...	...	...	ы	√
C	...	...	,	<	L	\	l	|	М	Ь	м	...	...	...	ь	№
D	...	...	-	=	M	]	m	}	Н	Э	н	...	...	...	э	¤
E	...	...	.	>	N	^	n	~	О	Ю	о	...	...	...	ю	■
F	...	...	/	?	O	_	o	¤	П	Я	п	...	...	...	я

Команды условного перехода и регистр есх/сх.

Регистр есх/сх выполняет роль счётчика в командах управления циклами и при работе с цепочками символов.

Синтаксис этой команды таков:

– Jcxz метка_перехода (Jump if is zero) – прыжок, если сх ноль;

– jecxz метка_перехода (Jump equal ecx zero) – переход, если есх ноль.

В отличие от других команд условной передачи управления, команды Jcxz/ jecxz могут адресовать только короткие переходы – на -128 байт или на +127 байт от следующей за ней командой.

Организация циклов

В системе команд микропроцессора существует три команды для работы с циклами. Данные команды:

1) loop метка_перехода – повторить цикл. Работа команды заключается в выполнении следующих действий:

а) декремента регистра есх/сх;

б) сравнение регистра есх/сх с нулём;

если (есх/сх)>0, то управление передаётся на метку перехода;

если (есх/сх)=0, то управление передаётся на следующую после loop команду;

2) loope/loopz метка_перехода – повторить цикл пока сх=0 или zf=0. Команды loope и loopz – абсолютные синонимы. Работа команд заключается в выполнении следующих действий:

а) декремента регистра есх/сх;

б) сравнение регистра есх/сх с нулём;

в) анализа состояния флага нуля zf;

если (есх/сх)>0, и zf=1, управление передаётся на метку перехода;

если (есх/сх)=0, или zf=0, управление передаётся на следующую после loop команду;

3) loopne/loopnz метка_перехода – повторить цикл пока сх<>0 или zf=1. Команды loope и loopz – абсолютные синонимы. Работа команд заключается в выполнении следующих действий:

а) декремента регистра есх/сх;

б) сравнение регистра есх/сх с нулём;

в) анализа состояния флага нуля zf;

если (есх/сх)>0, и zf=0, управление передаётся на метку перехода;

если (есх/сх)=0, или zf=1, управление передаётся на следующую после loop команду;

Команды loop loope/loopz и loopne/loopnz реализуют только короткие переходы (от -128 до _127 байтов). Для работы с длинными циклами необходимо использовать команду jmp.

При работе с вложенными циклами возникает проблема сохранения значения счётчика внешнего цикла есх/сх на время выполнения внутреннего цикла. Для этого можно использовать регистры, ячейки памяти или стек.

Пример программы, содержащей три цикла вложенных один в другой.

Сложение двоичных чисел без знака

Если при сложении результат превышает размерность поля операнда, то результат оказывается неверным. Например: 254+5=259 (11111110+0000101=1 00000011). Для фиксирования ситуации выхода за разрядную сетку результата предназначен флаг переноса cf. Поэтому после операции сложения в программе предполагается включение участков кода, в которых анализируется флаг cf. Это можно сделать с помощью команды условного перехода jc <метка>.

В системе команд микропроцессора имеются три команды двоичного сложения:

– INC <операнд> ; операция инкремента, то есть увеличение значения операнда на 1.

– ADD <операнд_1><операнд_2>;

Принцип действия:

операнд_1=операнд_1+операнд_2.

В этой команде нельзя использовать переменную одновременно и для опернда_1, и для операнда_2. Команда ADD не различает числа со знаком и без знака.

– ADC <операнд_1><операнд_2>; команда сложения с учётом флага переноса cf.

Принцип действия:

операнд_1=операнд_1+операнд_2+значение_cf.

Имеющиеся варианты приёмника и источник:

Операнд_1	Операнд_2	пример
регистр	регистр	add ecx, edx
регистр	память	add ecx, dword ptr [104h]/add ecx, [edx]
регистр	значение	add eax, 102
память	значение	add dword ptr [401231h], 80
память	регистр	add dword ptr [401231h], edx

Сложим, например, два 64-битных целых числа: одно число находится в регистрах EDX:EAX, а другое в регистрах ЕВХ:ЕСХ:

add eax,ecx

adc edx,ebx

Если при сложении младших двойных слов произошел перенос из старшего разряда (флаг CF=1), то он будет учтен следующей командой ADC.

Вычислим сумму 254+17 в регистр ах. При этом известно, что результат сложения выходит за границы операнда.

– XADD <операнд_1><операнд_2>; выполняет команду «обменять между собой и сложить».

Выполняет сложение, помещает содержимое операнд_1 в операнд_2, — сумму операндов — в операнд_1. Операнд_2 всегда регистр, операнд_1 может быть регистром и переменной.

Сложение двоичных чисел со знаком.

При сложении чисел с одинаковым знаком необходимо учитывать значение флага переполнения of в регистре eflags (бит 11).

Пример1.

30566=0111011101100110

+

00687=0000001010101111

=

31253=0111101000010101 – результат правильный (sf=0; of=0).

Пример2.

30566=0111011101100110

+

30566=0111011101100110

=

61132=1110111011001100 – результат правильный, но значение считается отрицательное (в старшем бите 1, sf=1; of=0).

Пример3.

-30566= 1000100010011010 (дополнительный код)

+

-04875= 1110110011110101 (дополнительный код)

=

-35441<>1 0111010110001111 – результат неправильный, так как получилось положительное число 95 631 (в старшем бите 0, sf=0; of=1).

Для того, чтобы получить правильный ответ необходимо:

а) инвертировать результат: 1000101001110000

б) прибавить 1: 1000101001110000+1=1000101001110001b

35441d

в) или выполнить команду neg(0111010110001111)=1000101001110001b=

=35441d

Пример4. (sf=1; of=1)

-4875= 1110110011110101

+

-4875= 1110110011110101

=

-9750<>1 1101100111101010b (121 322d) – результат неправильный.

Neg(1101100111101010b)=0010011000010110b=9750d

Таким образом, ситуация переполнения при сложении чисел с одинаковым знаком (установка флага of в 1) происходит при переносе:

1. из 14-го разряда (для положительных чисел);

2. из 15-го разряда (для отрицательных чисел).

Переполнения не происходит (флаг of сбрасывается в 0), если есть перенос из обоих разрядов или перенос отсутствует в обоих разрядах.

При сложении чисел с одинаковыми знаками может быть следующая ситуация:

1. sf=0; of=0 => в приёмнике результат положительный и правильный;

2. sf=1; of=0 => в приёмнике результат правильный, но он считается отрицательным, так как sf=1. Работать с результатом необходимо как с положительным числом;

3. sf=0; of=1 => в приёмнике результат в дополнительном коде, необходимо применять команду neg и работать с результатом как с отрицательным числом;

4. sf=1; of=1 => в приёмнике результат в дополнительном коде, необходимо применять команду neg и работать с результатом как с отрицательным числом;

Правильный процесс сложения чисел со знаком и без знака необходимо проводить, анализируя флаги cf и of. Состояние флагов после выполнения команд ADD, ADC, INC сведено в табл. 1.

Таблица 1.

Сложение чисел с разными знаками

Пример 1: найдём сумму чисел -6+7. Для чисел отведено 2 байта. Для этого -6d (110b) представим в дополнительном коде: 0000000000000110 инвертируем, получим:

1111111111111001

+

0000000000000001

=

1111111111111010₂ =65530₁₀ =fffa₁₆ =-6d

Тогда:

mov ax,FFFAh

mov dx, 7h

add ax,dx

1111111111111010

+

0000000000000111

=

1 0000000000000001b=65537d (sf=0; cf=1)

fffah+7h=1 0001h – результат не помещается в регистр АХ, будет установлен флаг переноса cf в 1. Если значение cf проигнорировать, то оставшееся в АХ значение будет правильным.

Пример 2: найдём сумму 25+(-300). -300d=1111111011010100b

0000000000011001

+

1111111011010100

=

1111111011101101₂ =65261₁₀ = -275₁₀ (sf=1; cf=0)

Результат в дополнительном коде.