ПРЕДМЕТ: Программирование Микро-ЭВМ

ПРЕДМЕТ: Программирование Микро-ЭВМ

Студенты: Терехов Д.А. Терехова О.Н.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Москва 1997 г.

 

Глава 1. ОБРАБОТКА МАССИВОВ

Элемент массива проще всего выбрать, поместив его адрес в регистры Н и L. В этом случае можно:

 работать с элементом, обращаясь к нему как к регистру М;

 выбирать следующий элемент массива (по следующему большему адресу);

 используя команду INX для увеличения значения пары регистров Н и L, или предыдущий элемент (по предыдущему меньшему адресу), используя DCX для уменьшения Н и L.

 выбирать любой произвольный элемент, загрузив в другую пару регистров смещения элемента относительно адреса, содержащегося в НL, и использовав команду DAD (16-ричное сложение).

ПОИСК В ТАБЛИЦЕ

Так как в процессорах 8080 и 8085 отсутствует индексация, то адрес, необходимый для поиска в таблице, должен вычисляться явно с использованием команды DAD. Как и при работе с массивами, поиск в таблице является простым, если таблица содержит 8-разрядные элементы данных; сложнее, когда таблица содержит более длинные элементы или же адреса. В этом случае могут быть полезны команды XCHG, PCHL и SPHL, но они требуют, чтобы программист помещал результаты в определенные пары регистров.

РАБОТА С СИМВОЛАМИ

Простейший способ работы с символами в процессорах 8080 и 8085 состоит в обращении с ними как с 8-разрядными числами без знака. Буквы и цифры составляют упорядоченную последовательность набора символов в кодах ASCII (например, представление буквы А в коде ASCII на единицу меньше, чем представление буквы В). Приложение В) в конце книги содержит полный набор символов ASCII.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ КОДОВ

Данные могут быть преобразованы из одного кода в другой с помощью арифметических или логических операций (если соотношение кодов простое) или с помощью поиска в таблицах (если это соотношение сложное).

АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ ПОВЫШЕННОЙ ТОЧНОСТИ

Арифметические операции повышенной точности требуют ряда 8-разрядных операций. Необходимо выполнять следующее:

 сначала очистить флаг переноса, так как никогда не происходит переноса в младшие байты или заема из них;

 использовать команды сложения с переносом (ADC) или вычитание с заемом (SBB) для выполнения 8-разрядных операций, которые включают перенос или заем из предыдущей операции.

УМНОЖЕНИЕ И ДЕЛЕНИЕ

Существуют много способов выполнения умножения. Один из подходов состоит в замене умножения небольших целых чисел на определенную короткую последовательность сложений и сдвигов влево. Деление на число, являющееся степенью 2, можно выполнить с помощью ряда логических сдвигов вправо. Если умножаются или делятся числа со знаком, то необходимо обращать внимание на отделение знака от абсолютной величины. Логические сдвиги должны быть заменены на арифметические, сохраняющие знаковый разряд.

ОБРАБОТКА СПИСКОВ

Если элементы списков хранятся в памяти в последовательных адресах, то такие списки можно обрабатывать так же, как массивы. Если два массива образуют очереди или цепочки, то становится очевидной ограниченность данного набора команд, выражающаяся в следующем:

 не предусмотрена индексация;

 косвенная адресация возможна только через пары регистров;

 адреса в парах регистров могут быть использованы только для получения или записи 8-разрядных данных.

РАСПРОСТРАНЕННЫЕ СТРУКТУРЫ ДАННЫХ

Более распространенные структуры данных можно обрабатывать с помощью процедур, предназначенных для работы с массивами, таблицами и списками. К распространенным структурам данных относятся очереди или связанные списки, а также стеки.

СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ПАРАМЕТРОВ

Наиболее общими способами передачи параметров в микропроцессорах 8080 и 8085 являются следующие:

В регистрах. Доступными являются семь 8-разрядных регистров общего назначение (A, B, C, D, E, H и L), при этом три пары регистров (B, D и H) могут служить для передачи адресов.

 В заданной области памяти. Для реализации этого подхода проще всего поместить базовый адрес заданной области в регистры H и L. Вызывающая программа до передачи управления подпрограмме должна хранить параметры в памяти и загрузить базовый адрес в регистры H и L.

В памяти программы непосредственно за вызовом подпрограммы.

В стеке.

ПРОСТОЙ ВВОД - ВЫВОД

Простой ввод - вывод можно выполнить, используя или 8-разрядные адреса устройств, или 16-разрядные адреса памяти. Преимущества адресов устройств состоят в том, что они короче и используют отдельное адресное пространство. Недостаток состоит в том, что команды IN и OUT содержат адреса устройств и допускают только прямую адресацию, т. е. команды IN и OUT требуют, чтобы были определены адреса; в этом случае отсутствует прямой способ передачи адресов устройств ввода - вывода в виде параметров, так чтобы одна программа ввода - вывода поддерживала много устройств. С другой стороны, если порты ввода - вывода занимают адреса памяти, то с помощью любых команд, обращающихся к памяти, может выполнятся также ввод - вывод. Проблемы, связанные с этим подходом, состоят в его нестандартности, что создает трудности в тех случаях, когда надо отличить передачи ввода - вывода от передач в памяти, а также когда требуется, чтобы некоторая область памяти была зарезервирована для устройств ввода - вывода.

СОСТОЯНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ

Сигналы состояния и управления могут обрабатываться так же, как любые другие данные. Единственная особенность состоит в том, что процессор не может читать из порта вывода; если необходимо знать текущее состояние порта вывода, необходимо хранить копию данных в оперативной памяти.

УМЕНЬШЕНИЕ ДЛИНЫ ПРОГРАММЫ

Длину программы можно значительно уменьшить, выделив общие последовательности команд и заменив их подпрограммами. В результате получается одна копия этих команд вместо нескольких копий.

Поиск по таблице обычно требует большего объема памяти, но снижает время выполнения.

РАСШИРЕНИЕ НАБОРА КОМАНД

Команды делятся на следующие группы: арифметические, логические, передачи данных, перехода, пропуска, вызова подпрограммы, возврата из подпрограммы и смешанные. Типы операндов для каждого типа команд обсуждаются в соответствующем порядке: байт, слово, десятичный операнд, разряд, число, составной операнд. При обсуждении способов адресации используется следующий порядок: прямая, косвенная, непосредственная, индексная, регистровая, автоиндексирование с предварительным увеличением адреса, автоиндексирование с предварительным уменьшением адреса, автоиндексирование с последующем уменьшением адреса, косвенная с предварительным индексированием, и косвенная с последующем индексированием.

АРИФМЕТИЧЕСКИЕ КОМАНДЫ

В эту группу включены следующие команды: сложение, сложение с флагом переноса, вычитание, вычитание при перестановке операндов, вычитание с флагом переноса (заем), увеличение на 1, уменьшение на 1, умножение, деление, сравнение, получение дополнения до двух (отрицательного числа) и расширение. Для удобства те команды, принадлежность которых к конкретной категории неясна, повторяются во всех категориях, к которым они могли бы быть отнесены.

ЛОГИЧЕСКИЕ КОМАНДЫ

Эта группа включает следующие команды: логическое И, логическое ИЛИ, логическое ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, логическое НЕ (дополнение), сдвиг, циклический сдвиг и проверку. Она включает также те арифметические команды (такие, как сложение с аккумулятора с самим собой), которые выполняют логические функции.

КОМАНДЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Эта группа включает команды загрузки, запоминания, пересылки, обмена, ввода, вывода, очистки и установки. Кроме того, она включает арифметические команды (такие как вычитание аккумулятора из самого себя), которые заносят определенное значение или содержимое какого-либо регистра в аккумулятора или другой регистр назначения, не изменяя при этом данных.

КОМАНДЫ ПЕРЕХОДА

Эта группа включает следующие виды переходов:

 Команды безусловного перехода

Перейти косвенно;

Перейти по индексу, предполагая, что базовый адрес таблицы адресов находится в регистрах Н и L, а индекс в аккумуляторе;

Перейти и связать, т.е. передать управление по адресу DEST, сохранив текущее состояние счетчика команд в регистрах Н и L.

 Команды условного перехода

Перейти при равенстве нулю;

Перейти при неравенстве нулю;

Перейти, если значения равны;

Перейти, если значения не равны;

Перейти, если значение положительное;

Перейти, если значение отрицательное;

Переходы с учетом знака;

Перейти, если больше (без учета знака), т.е. если операнды не равны и при сравнении не требуется заема;

Перейти, если значение не больше (без учета знака), т.е. если сравниваемые операнды равны или при их сравнении требуется заем;

Перейти, если значение меньше (без учета знака), т.е. если сравнение без знака требует заема;

Перейти, если значение не меньше (без учета знака), т.е. если сравнение без знака не требует заема.

КОМАНДЫ ПРОПУСКА

В микропроцессорах 8080 или 8085 команда пропуска может быть выполнена с помощью команды перехода с соответствующем адресом назначения. Этот адрес назначения должен указывать на команду, следующую после той, которая стоит непосредственно за командой перехода. Действительное число пропускаемых байтов будет меняться, так как команды микропроцессоров 8080 и 8085 могут иметь длину 1-3 байта.

СМЕШАННЫЕ КОМАНДЫ

В эту категорию входят следующие команды: нет операции, запись в стек, получение из стека, останов, ожидание, захват (программное прерывание) и другие, не попавшие в описание ранее категории команд.

АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ

Шестнадцатиразрядное вычитание

Вычитаются два 16-разрядных числа. При этом флаг переноса действует как заем.

Процедура. Просто из уменьшаемого вычитается вычитаемое по одному байту за один раз, начиная с младших байтов. При вычитании старших байтов учитывается заем. При вычитании старших байтов устанавливаются флаги.

Шестнадцатиразрядное умножение

Умножаются два 16-разрядных операнда и возвращается младшее по значению слово (16-разрядное) произведения.

Процедура. Используется обычный механизм сложения и сдвигов, при котором множимое добавляется к частичному произведению каждый раз, когда в множителе находится единичный разряд. Для правильного относительного расположения операндов и произведения в программе 15 раз осуществляется сдвиг влево множителя и промежуточного произведения (т.е. на число разрядов в множителе минус один). При этом старший (16-й) разряд произведения теряется.

Шестнадцатиразрядное деление

Делятся два 16-разрядных операнда и возвращается частное и остаток. Имеются две входные точки: SDIV16 делит два 16-разрядных операнда со знаками, в то время как USDIV16 делит два 16-разрядных операнда без знаков. При делении на 0 флаг переноса устанавливается в 1, а частное и остаток равны 0; в противном случае флаг переноса очищается.

Процедура. Если операнды имеют знаки, то определяется знак частного и берутся абсолютные значения отрицательных операндов. Кроме того, должен сохраняться знак делимого, так как он определяет знак остатка. Затем с помощью алгоритма сдвигов и вычитания выполняется беззнаковое деление. Частное и делимое сдвигаются влево, при этом каждый раз, когда пробное вычитание было успешным, единичный разряд помещается в частное. Если операнды имели знаки, то программа должна превратить в отрицательное число (т.е. вычесть из 0) частное или остаток, если только они должны быть отрицательными. При делении без ошибок флаг переноса очищается, а при делении на 0 - устанавливается. Кроме того, если делитель равен 0, то частное и остаток также равны 0.

Шестнадцатиразрядное сравнение

Сравниваются два 16-разрядных операнда и соответствующим образом устанавливаются флаги. Флаг нуля всегда указывает, были ли операнды равны. Если операнды были беззнаковые, то флаг переноса указывает, какой из них больше (флаг переноса = 1, если вычитаемое больше, и 0 - в противном случае). Если операнды имеют знаки, то флаг знака указывает, какой из них больше (флаг знака равен 1, если вычитаемое больше, и 0 - в противном случае); при этом учитывается переполнение по дополнению до двух, и если оно происходит, то флаг знака инвертируется.

Процедура. Сначала проверяется, может ли произойти переполнение по дополнению да двух. Это возможно только в том случае, если знаки операндов различаются. Если переполнение по дополнению до двух возможно, то вычитается младший байт вычитаемого из уменьшаемого. Если младшие байты равны, то устанавливаются то устанавливаются флаги по результату вычитания старших байтов. Если младшие байты не равны, перед выходом должен очистится флаг нуля (с помощью логической операции ИЛИ с 1, но при неизменных остальных флагах). Если переполнение по дополнению до двух может произойти, то устанавливается флаг знака по знаку уменьшаемого. Это выполняется с помощью загрузки в аккумулятор старшего байта уменьшаемого перед установкой флага знака.

Двоичное сложение чисел с повышенной точностью

Складываются два многобайтовых двоичных числа. Числа хранятся в памяти таким образом, что их самые младшие по значению байты занимают самые младшие адреса. Сумма заменяет первое слагаемое.

Процедура. Сначала очищается флаг переноса, а затем складываются операнды, по байту за раз, начиная с самых младших по значению байтов. В конце флаг переноса отражает результат сложения самых старших байтов. Длина 0 вызывает немедленный выход без сложения.

Двоичное вычитание чисел с повышенной точностью

Вычитаются два многобайтовых беззнаковых двоичных числа. Оба числа хранятся в памяти таким образом что их самые младшие по значению байты занимают самые младшие адреса. Разность замещает уменьшаемое. Длина чисел равна 255 байт или меньше.

Процедура. Сначала очищается флаг переноса, а затем вычисляются операнды, по байту за один раз, начиная с самых младших по значению байтов. В конце флаг переноса отражает результат вычитания самых старших байтов. Длина 0 вызывает немедленный выход без вычитания.

Двоичное умножение чисел с повышенной точностью

Умножаются два многобайтовых беззнаковых двоичных числа. Оба числа хранятся в памяти таким образом что их самые младшие по значению байты занимают самые младшие адреса. Произведение замещает множимое. Длина чисел равна 255 байт или меньше. Чтобы сохранялась совместимость с другими двоичными операциями повышенной точности, возвращаются только младшие по значению байты произведения.

Процедура. Используется обычный механизм сложения и сдвигов, при котором множимое добавляется к частичному произведению каждый раз, когда в множителе находится единичный разряд. Промежуточное произведение и множимое сдвигаются на число разрядов в множимом плюс один; этот дополнительный цикл сдвигает окончательный флаг переноса в произведении. Полное беззнаковое промежуточное произведение двойной длины хранится в ячейках памяти и в множимом. Длина 0 вызывает немедленный выход без умножения.

Двоичное деление чисел повышенной точности

Делятся два многобайтовых беззнаковых двоичных числа. Оба числа хранятся в памяти таким образом что их самые младшие по значению байты занимают самые младшие адреса. Частное замещает делимое; адрес младшего по значению байта остатка находится в регистрах H и L. Длина чисел равна 255 байт или меньше. Если нет ошибок, флаг переноса очищается; при попытке деления на ноль флаг переноса устанавливается в 1, делимое остается без изменения, а остаток равен 0.

Процедура. С помощью обычного алгоритма сдвигов и вычитания осуществляется деление, при этом сдвигается частное и делимое и 1 помещается в делимое каждый раз, когда вычитание успешно. Результат пробного вычитания хранится в дополнительном буфере; если пробное вычитание успешно, то указатели этого буфера и буфера делимого просто переключаются (т.е. буферы меняются местами). Если определяется, что делитель равен нулю, немедленно осуществляется выход из программы и устанавливается флаг переноса. В противном случае флаг переноса очищается.

Двоичное сравнение чисел с повышенной точностью

Сравниваются два многобайтовых беззнаковых двоичных числа и соответствующим образом устанавливаются флаги. Флаг нуля всегда указывает, были ли операнды равны. Если операнды были беззнаковые, то флаг переноса указывает, какой из них больше (флаг переноса = 1, если вычитаемое больше, и 0 - в противном случае). Флаг переноса устанавливается в 1, если вычитаемое больше уменьшаемого; в противном случае флаг переноса очищается. Таким образом, флаги устанавливаются так же, как если бы вычитаемое вычиталось из уменьшаемого.

Процедура. Сравниваются операнды побайтно, начиная с самых старших байтов и продолжая до тех пор, пока не будут найдены неравные соответствующие байты. Если все байты равны, осуществляется выход с флагом нуля, установленном в 1. Заметим, что пи сравнении работа происходит с операндами, начиная с самых старших байтов, в то время как при вычитании - начиная с самых младших.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проанализировав представленную к рассмотрению книгу Ланс А. Левенталь, Уинтроп Сэйвилл "Программирование на языке ассемблера для микропроцессора 8080 и 8085" выделим достоинства данной публикации:

 материал изложен в хорошо структурированной форме;

 авторы многократно повторяют некоторые части материала для лучшего усвоения;

 книга снабжена подробным указателем, словарем терминов и приложениями.

К недостаткам данной книги можно отнести следующее:

 при написании Программного раздела применялись стандартные и общеизвестные алгоритмы вычислений;

 некоторые части описаний даны слишком сжато и предназначены для программистов имеющих опыт в написании программ на языке ассемблера;

 отсутствует приложение с обобщающим описанием мнемоники команд и кратким пояснением выполняемых действий - необходимое для программистов начального уровня.

По нашей оценке книга предназначена для опытных программистов, желающих получить сведения для использования микропроцессоров 8080 или 8085 в прикладных целях.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.ed.vseved.ru/

ПРЕДМЕТ: Программирование Микро-ЭВМ

Студенты: Терехов Д.А. Терехова О.Н.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Москва 1997 г.

 

Глава 1. ОБРАБОТКА МАССИВОВ

Элемент массива проще всего выбрать, поместив его адрес в регистры Н и L. В этом случае можно:

 работать с элементом, обращаясь к нему как к регистру М;

 выбирать следующий элемент массива (по следующему большему адресу);

 используя команду INX для увеличения значения пары регистров Н и L, или предыдущий элемент (по предыдущему меньшему адресу), используя DCX для уменьшения Н и L.

 выбирать любой произвольный элемент, загрузив в другую пару регистров смещения элемента относительно адреса, содержащегося в НL, и использовав команду DAD (16-ричное сложение).

ПОИСК В ТАБЛИЦЕ

Так как в процессорах 8080 и 8085 отсутствует индексация, то адрес, необходимый для поиска в таблице, должен вычисляться явно с использованием команды DAD. Как и при работе с массивами, поиск в таблице является простым, если таблица содержит 8-разрядные элементы данных; сложнее, когда таблица содержит более длинные элементы или же адреса. В этом случае могут быть полезны команды XCHG, PCHL и SPHL, но они требуют, чтобы программист помещал результаты в определенные пары регистров.

РАБОТА С СИМВОЛАМИ

Простейший способ работы с символами в процессорах 8080 и 8085 состоит в обращении с ними как с 8-разрядными числами без знака. Буквы и цифры составляют упорядоченную последовательность набора символов в кодах ASCII (например, представление буквы А в коде ASCII на единицу меньше, чем представление буквы В). Приложение В) в конце книги содержит полный набор символов ASCII.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ КОДОВ

Данные могут быть преобразованы из одного кода в другой с помощью арифметических или логических операций (если соотношение кодов простое) или с помощью поиска в таблицах (если это соотношение сложное).