Assume CS:CSEG,DS:CSEG,ES:CSEG,SS:CSEG

Org 100h

start:

...

Mov ah,9

Mov dx,offset message

int 21h; ah=9 функция 21h прерывания

; выводит строку на экран, адрес

; которой храниться в регистре dx

...

Int 20h; выход из COM-программы

message db 'Hello World,$'; описание строки

Ends

End start

Компиляция программ на ассемблере

 

Для написания программ на языке ассемблере вы можете воспользоваться любым текстовым редактором, поддерживающим кодировку ASCII-символов, например «Блокнот»/«Notepad» из ОС Windos или встроенным текстовым редактором FAR/DN/NC и др.

Для создания исполняемых файлов из программ написанных на языке ассемблере вам необходимо использовать компилятор TASM.EXE и линковщик TLINK.EXE.

TASM.EXE компилирует программные модули ассемблера в объектные модули OBJ. А TLINK.EXE из нескольких модулей делает один исполняемый файл EXE или COM. Более подробный синтаксис использования TASM.EXE и TLINK.EXE можно получить запустив эти программы без параметров.

 

Функции прерываний ввода/вывода

 

В операционной системе существует большая группа функций 21h прерывания (прерывания DOS). Небольшую часть этих функций составляют функции ввода вывода информации.

Для вызова какого-либо прерывания необходимо:

- в регистр AH занести номер функции прерывания;

- в зависимости от типа прерывания в какие-либо регистры занести дополнительные параметры;

- использовать команду int c указанием номера прерывания.

С 9h функцией прерывания 21h вы познакомились на предыдущей лабораторной работе, пример ее вызова приведен на странице 12.

В данной лабораторной работе вам понадобится помимо функции вывода строки использовать функции ввода и вывода символа.

Для вызова функции ввода символа используют 1h-функцию 21h прерывания. После нажатия символа на клавиатуре в регистре AL сохраняется код ASCII нажатого символа.

Для вывода символа на экран можно воспользоваться функцией 2h прерывания 21h. В регистр AL помещается ASCII-код символа и вызывается прерывание 21h.

Дополнительную информацию по различным функциям прерываний операционной системы можно взять в электронном справочнике thelp.

Арифметические команды

Сложение двоичных чисел без знака. Микропроцессор выполняет сложение операндов по правилам сложения двоичных чисел. Проблем не возникает до тех пор, пока значение результата не превышает размерности поля операнда. Например, при сложении операндов размером в байт результат не должен превышать число 255. Если это происходит, то результат оказывается неверным. К примеру, выполним сложение: 254 + 5 = 259 в двоичном виде. 11111110 + 0000101 = 1 00000011. Результат вышел за пределы восьми бит и правильное его значение укладывается в 9 бит, а в 8-битовом поле операнда осталось значение 3, что, конечно, неверно. В микропроцессоре этот исход сложения прогнозируется и предусмотрены специальные средства для фиксирования подобных ситуаций и их обработки. Так, для фиксирования ситуации выхода за разрядную сетку результата, как в данном случае, предназначен флаг переноса cf. Он располагается в бите 0 регистра флагов eflags/flags. Именно установкой этого флага фиксируется факт переноса единицы из старшего разряда операнда. Естественно, что программист должен предусматривать возможность такого исхода операции сложения и средства для корректировки. Это предполагает включение участков кода после операции сложения, в которых анализируется флаг cf. Анализ этого флага можно провести различными способами. Самый простой и доступный – использовать команду условного перехода jcc. Эта команда в качестве операнда имеет имя метки в текущем сегменте кода. Переход на эту метку осуществляется в случае, если в результате работы предыдущей команды флаг cf установился в 1. В системе команд микропроцессора имеются три команды двоичного сложения:

- inc операнд – операция инкремента, то есть увеличения значения операнда на 1;

- add операнд_1,операнд_2 – команда сложения с принципом действия: операнд_1 = операнд_1 + операнд_2

- adc операнд_1,операнд_2 – команда сложения с учетом флага переноса cf: операнд_1 = операнд_1 + операнд_2 + значение_cf

Обратите внимание на последнюю команду – это команда сложения, учитывающая перенос единицы из старшего разряда. Механизм появления такой единицы мы уже рассмотрели. Таким образом, команда adc является средством микропроцессора для сложения длинных двоичных чисел, размерность которых превосходит поддерживаемые микропроцессором длины стандартных полей.

Рассмотрим пример вычисления суммы чисел:

<3>;prg1

<3> masm

<3> model small

<4> stack 256

<5>.data

<6> a db 254

<7>.code;сегмент кода

<8> main:

<9> mov ax,@data

<10> mov ds,ax

<11>...

<12> xor ax,ax

<13> add al,17

<14> add al,a

<15> jnc m1;если нет переноса, то перейти

;на m1

<16> adc ah,0;в ax сумма с учетом переноса

<17> m1:...

<18> exit:

<19> mov ax,4c00h;стандартный выход

<20> int 21h

<21> end main;конец программы

 

В строках 13–14 создана ситуация, когда результат сложения выходит за границы операнда. Эта возможность учитывается строкой 15, где команда jnc (хотя можно было обойтись и без нее) проверяет состояние флага cf. Если он установлен в 1, то это признак того, что результат операции получился больше по размеру, чем размер операнда, и для его корректировки необходимо выполнить некоторые действия. В данном случае мы просто полагаем, что границы операнда расширяются до размера AX, для чего учитываем перенос в старший разряд командой ADC (строка 15).

 

Сложение двоичных чисел со знаком. Микропроцессор не подозревает о различии между числами со знаком и без знака. Вместо этого у него есть средства фиксирования возникновения характерных ситуаций, складывающихся в процессе вычислений. Некоторые из них мы рассмотрели при обсуждении сложения чисел без знака:

- флаг переноса cf, установка которого в 1 говорит о том, что произошел выход за пределы разрядности операндов;

- команду adc, которая учитывает возможность такого выхода (перенос из младшего разряда).

Другое средство – это регистрация состояния старшего (знакового) разряда операнда, которое осуществляется с помощью флага переполнения of в регистре eflags (бит 11).

Дополнительно к флагу of при переносе из старшего разряда устанавливается в 1 и флаг переноса cf. Так как микропроцессор не знает о существовании чисел со знаком и без знака, то вся ответственность за правильность действий с получившимися числами ложится на программиста. Проанализировать флаги cf и of можно командами условного перехода jc\jnc и jo\jno соответственно.

Что же касается команд сложения чисел со знаком, то они те же, что и для чисел без знака.

 

Вычитание двоичных чисел без знака. Как и при анализе операции сложения, порассуждаем над сутью процессов, происходящих при выполнении операции вычитания. Если уменьшаемое больше вычитаемого, то проблем нет, – разность положительна, результат верен. Если уменьшаемое меньше вычитаемого, возникает проблема: результат меньше 0, а это уже число со знаком. В этом случае результат необходимо завернуть. Что это означает? При обычном вычитании (в столбик) делают заем 1 из старшего разряда. Микропроцессор поступает аналогично, то есть занимает 1 из разряда, следующего за старшим, в разрядной сетке операнда.

Таким образом, после команды вычитания чисел без знака нужно анализировать состояние флага cf. Если он установлен в 1, то это говорит о том, что произошел заем из старшего разряда и результат получился в дополнительном коде.

Аналогично командам сложения, группа команд вычитания состоит из минимально возможного набора. Эти команды выполняют вычитание по алгоритмам, которые мы сейчас рассматриваем, а учет особых ситуаций должен производиться самим программистом. К командам вычитания относятся:

- dec операнд – операция декремента, то есть уменьшения значения операнда на 1;

- sub операнд_1,операнд_2 – команда вычитания; ее принцип действия:
операнд_1 = операнд_1 – операнд_2

- sbb операнд_1,операнд_2 – команда вычитания с учетом заема (флага cf): операнд_1 = операнд_1 – операнд_2 – значение_cf

Как видите, среди команд вычитания есть команда sbb, учитывающая флаг переноса cf. Эта команда подобна adc, но теперь уже флаг cf выполняет роль индикатора заема 1 из старшего разряда при вычитании чисел.

Рассмотрим пример программной обработки ситуации:

<1>;prg2

<2> masm

<3> model small

<4> stack 256

<5>.data

<6>.code;сегмент кода

<7> main:;точка входа в программу

<8>...

<9> xor ax,ax

<10> mov al,5

<11> sub al,10

<12> jnc m1;нет переноса?

<13> neg al;в al модуль результата

<14> m1:...

<15> exit:

<16> mov ax,4c00h;стандартный выход

<17> int 21h

<18> end main;конец программы

 

 

В этом примере в строке 11 выполняется вычитание. С указанными для этой команды вычитания исходными данными результат получается в дополнительном коде (отрицательный). Для того чтобы преобразовать результат к нормальному виду (получить его модуль), применяется команда neg, с помощью которой получается дополнение операнда. В нашем случае мы получили дополнение дополнения или модуль отрицательного результата. А тот факт, что это на самом деле число отрицательное, отражен в состоянии флага cf. Дальше все зависит от алгоритма обработки.

 

Вычитание двоичных чисел со знаком. Здесь все несколько сложнее. Последний пример показал то, что микропроцессору незачем иметь два устройства – сложения и вычитания. Достаточно наличия только одного – устройства сложения. Но для вычитания способом сложения чисел со знаком в дополнительном коде необходимо представлять оба операнда – и уменьшаемое, и вычитаемое. Результат тоже нужно рассматривать как значение в дополнительном коде. Но здесь возникают сложности. Прежде всего, они связаны с тем, что старший бит операнда рассматривается как знаковый.

Отследить ситуацию переполнения мантиссы можно по содержимому флага переполнения of. Его установка в 1 говорит о том, что результат вышел за диапазон представления знаковых чисел (то есть изменился старший бит) для операнда данного размера, и программист должен предусмотреть действия по корректировке результата.

 

Умножение чисел без знака. Для умножения чисел без знака предназначена команда

 

mul сомножитель_1

 

Как видите, в команде указан всего лишь один операнд-сомножитель. Второй операнд – сомножитель_2 задан неявно. Его местоположение фиксировано и зависит от размера сомножителей. Так как в общем случае результат умножения больше, чем любой из его сомножителей, то его размер и местоположение должны быть тоже определены однозначно. Варианты размеров сомножителей и размещения второго операнда и результата приведены в таблице 4.

 

Таблица 4. Расположение операндов и результата при умножении

сомножитель_1	сомножитель_2	Результат
Байт	al	16 бит в ax: al – младшая часть результата; ah – старшая часть результата
Слово	ax	32 бит в паре dx:ax: ax – младшая часть результата; dx – старшая часть результата
Двойное слово	eax	64 бит в паре edx:eax: eax – младшая часть результата; edx – старшая часть результата

 

Из таблицы видно, что произведение состоит из двух частей и в зависимости от размера операндов размещается в двух местах – на месте сомножитель_2 (младшая часть) и в дополнительном регистре ah, dx, edx (старшая часть). Как же динамически (то есть во время выполнения программы) узнать, что результат достаточно мал и уместился в одном регистре или что он превысил размерность регистра, и старшая часть оказалась в другом регистре? Для этого привлекаются уже известные нам по предыдущему обсуждению флаги переноса cf и переполнения of:

- если старшая часть результата нулевая, то после операции произведения флаги cf = 0 и of = 0;

- если же эти флаги ненулевые, то это означает, что результат вышел за пределы младшей части произведения и состоит из двух частей, что и нужно учитывать при дальнейшей работе.

 

Умножение чисел со знаком. Для умножения чисел со знаком предназначена команда

 

imul операнд_1[,операнд_2,операнд_3]

 

Эта команда выполняется так же, как и команда mul. Отличительной особенностью команды imul является только формирование знака.

Если результат мал и умещается в одном регистре (то есть если cf = of = 0), то содержимое другого регистра (старшей части) является расширением знака – все его биты равны старшему биту (знаковому разряду) младшей части результата.

В противном случае, (если cf = of = 1) знаком результата является знаковый бит старшей части результата, а знаковый бит младшей части является значащим битом двоичного кода результата.

 

Если вы посмотрите описание команды imul, то увидите, что она допускает более широкие возможности по заданию местоположения операндов. Это сделано для удобства использования.

 

Деление чисел без знака. Для деления чисел без знака предназначена команда:

 

div делитель

 

Делитель может находиться в памяти или в регистре и иметь размер 8, 16 или 32 бит. Местонахождение делимого фиксировано и так же, как в команде умножения, зависит от размера операндов. Результатом команды деления являются значения частного и остатка.

Варианты местоположения и размеров операндов операции деления показаны в таблице 5.

 

Таблица 5. Расположение операндов и результата при делении

Делимое	Делитель	Частное	Остаток
16 бит в регистре ax	Байт регистр или ячейка памяти	Байт в регистре al	Байт в регистре ah
32 бит dx – старшая часть ax – младшая часть	Слово 16 бит регистр или ячейка памяти	Слово 16 бит в регистре ax	Слово 16 бит в регистре dx
64 бит edx – старшая часть eax – младшая часть	Двойное слово 32 бит регистр или ячейка памяти	Двойное слово 32 бит в регистре eax	Двойное слово 32 бит в регистре edx

 

После выполнения команды деления содержимое флагов неопределено, но возможно возникновение прерывания с номером 0, называемого “деление на ноль”. Этот вид прерывания относится к так называемым исключениям. Эта разновидность прерываний возникает внутри микропроцессора из-за некоторых аномалий во время вычислительного процесса. Прерывание 0, “деление на ноль”, при выполнении команды div может возникнуть по одной из следующих причин:

- делитель равен нулю;

- частное не входит в отведенную под него разрядную сетку, что может случиться в следующих случаях:

- при делении делимого величиной в слово на делитель величиной в байт, причем значение делимого в более чем 256 раз больше значения делителя;

- при делении делимого величиной в двойное слово на делитель величиной в слово, причем значение делимого в более чем 65 536 раз больше значения делителя;

- при делении делимого величиной в учетверенное слово на делитель величиной в двойное слово, причем значение делимого в более чем 4 294 967 296 раз больше значения делителя.

 

Деление чисел со знаком. Для деления чисел со знаком предназначена команда

 

idiv делитель

 

Для этой команды справедливы все рассмотренные положения, касающиеся команд и чисел со знаком. Отметим лишь особенности возникновения исключения 0, “деление на ноль”, в случае чисел со знаком. Оно возникает при выполнении команды idiv по одной из следующих причин:

- делитель равен нулю;

- частное не входит в отведенную для него разрядную сетку.

Последнее в свою очередь может произойти:

- при делении делимого величиной в слово со знаком на делитель величиной в байт со знаком, причем значение делимого в более чем 128 раз больше значения делителя (таким образом, частное не должно находиться вне диапазона от –128 до +127);

- при делении делимого величиной в двойное слово со знаком на делитель величиной в слово со знаком, причем значение делимого в более чем 32 768 раз больше значения делителя (таким образом, частное не должно находиться вне диапазона от –32 768 до +32 768);

- при делении делимого величиной в учетверенное слово со знаком на делитель величиной в двойное слово со знаком, причем значение делимого в более чем 2 147 483 648 раз больше значения делителя (таким образом, частное не должно находиться вне диапазона от –2 147 483 648 до [phone]).

 

Логические команды

В системе команд микропроцессора есть следующий набор команд, поддерживающих работу с логическими данными:

and операнд_1,операнд_2 – операция логического умножения.
Команда выполняет поразрядно логическую операцию И (конъюнкцию) над битами операндов операнд_1 и операнд_2. Результат записывается на место операнд_1.

or операнд_1,операнд_2 – операция логического сложения.
Команда выполняет поразрядно логическую операцию ИЛИ (дизъюнкцию) над битами операндов операнд_1 и операнд_2. Результат записывается на место операнд_1.

xor операнд_1,операнд_2 – операция логического исключающего сложения.
Команда выполняет поразрядно логическую операцию исключающего ИЛИ над битами операндов операнд_1 и операнд_2. Результат записывается на место операнд_1.

test операнд_1,операнд_2 – операция “проверить” (способом логического умножения). Команда выполняет поразрядно логическую операцию И над битами операндов операнд_1 и операнд_2. Состояние операндов остается прежним, изменяются только флаги zf, sf, и pf, что дает возможность анализировать состояние отдельных битов операнда без изменения их состояния.

not операнд – операция логического отрицания.
Команда выполняет поразрядное инвертирование (замену значения на обратное) каждого бита операнда. Результат записывается на место операнда.

Команды сдвига

Команды этой группы также обеспечивают манипуляции над отдельными битами операндов, но иным способом, чем логические команды, рассмотренные выше. Все команды сдвига перемещают биты в поле операнда влево или вправо в зависимости от кода операции.

Количество сдвигаемых разрядов – счетчик_сдвигов – располагается, как видите, на месте второго операнда и может задаваться двумя способами:

- статически, что предполагает задание фиксированного значения с помощью непосредственного операнда;

- динамически, что означает занесение значения счетчика сдвигов в регистр cl перед выполнением команды сдвига.

Команды линейного сдвига делятся на два подтипа:

- команды логического линейного сдвига;

- команды арифметического линейного сдвига.

К командам логического линейного сдвига относятся:

- shl операнд,счетчик_сдвигов (Shift Logical Left) – логический сдвиг влево. Содержимое операнда сдвигается влево на количество битов, определяемое значением счетчик_сдвигов. Справа (в позицию младшего бита) вписываются нули;

- shr операнд,счетчик_сдвигов (Shift Logical Right) – логический сдвиг вправо. Содержимое операнда сдвигается вправо на количество битов, определяемое значением счетчик_сдвигов. Слева (в позицию старшего, знакового бита) вписываются нули.

Команды арифметического линейного сдвига отличаются от команд логического сдвига тем, что они особым образом работают со знаковым разрядом операнда:

- sal операнд,счетчик_сдвигов (Shift Arithmetic Left) – арифметический сдвиг влево. Содержимое операнда сдвигается влево на количество битов, определяемое значением счетчик_сдвигов. Справа (в позицию младшего бита) вписываются нули. Команда sal не сохраняет знака, но устанавливает флаг cf в случае смены знака очередным выдвигаемым битом. В остальном команда sal полностью аналогична команде shl;

- sar операнд,счетчик_сдвигов (Shift Arithmetic Right) – арифметический сдвиг вправо. Содержимое операнда сдвигается вправо на количество битов, определяемое значением счетчик_сдвигов. Слева в операнд вписываются нули. Команда sar сохраняет знак, восстанавливая его после сдвига каждого очередного бита.

 

К командам циклического сдвига относятся команды, сохраняющие значения сдвигаемых бит. Есть два типа команд циклического сдвига:

- команды простого циклического сдвига;

- команды циклического сдвига через флаг переноса cf.

К командам простого циклического сдвига относятся:

- rol операнд,счетчик_сдвигов (Rotate Left) – циклический сдвиг влево. Содержимое операнда сдвигается влево на количество бит, определяемое операндом счетчик_сдвигов. Сдвигаемые влево биты записываются в тот же операнд справа.

- ror операнд,счетчик_сдвигов (Rotate Right) – циклический сдвиг вправо. Содержимое операнда сдвигается вправо на количество бит, определяемое операндом счетчик_сдвигов. Сдвигаемые вправо биты записываются в тот же операнд

К командам циклического сдвига через флаг переноса cf относятся следующие:

- rcl операнд,счетчик_сдвигов (Rotate through Carry Left) – циклический сдвиг влево через перенос. Содержимое операнда сдвигается влево на количество бит, определяемое операндом счетчик_сдвигов. Сдвигаемые биты поочередно становятся значением флага переноса cf.

- rcr операнд,счетчик_сдвигов (Rotate through Carry Right) – циклический сдвиг вправо через перенос. Содержимое операнда сдвигается вправо на количество бит, определяемое операндом счетчик_сдвигов. Сдвигаемые биты поочередно становятся значением флага переноса cf.