Optron #21 27 ноября 1998

Программирование

Ликбез - Ассемблер: Взгляд издалека (продолжение).

        Ассемблер: взгляд издалека

Инфарх, 1998

  Продолжение. Начало в |20

  Итак, уважаемые читатели, продолжим наши
занятия.  Надеюсь,  вы  уже обзавелись Ас-
семблером  и  прочли  инструкцию  к  нему.
Впрочем, сегодня это не столь важно, а вот
когда теорию подтянем...
  Но  давайте  по  порядку. Сейчас предмет
нашего рассмотрения -


           Представление чисел

  Вы наверняка уже привыкли,  что в двоич-
ной  форме числа (в пределах байта) бывают
только положительные:  от 0 до 255.  Но  в
действительности  значение  того или иного
числа зависит от того, как его интерпрети-
ровать.  Возможно даже использование чисел
определенного диапазона как отрицательных.
  Вы сами можете выбрать, в каких пределах
лежит ваше число: 0...255 или -128...+127.
  Как же  должно  выглядеть  отрицательное
число? Очевидно, оно должно давать нулевой
результат  при  сложении  со своим положи-
тельным эквивалентом.  Поэтому для получе-
ния числа с противоположным знаком необхо-
димо:

  1) Инвертировать все биты числа;
  2) Увеличить его на единицу.

  "А есть ли другие виды представления чи-
сел?" - спросите вы.
  Да, есть.  Это - не так часто используе-
мая,  но тем не менее  иногда  полезная  -
двоично-десятичная форма.  В ней числа бы-
вают от 0 до 99. Байт делится на полубайты
(4 бита). Каждый из них принимает значения
0...9. Вычисления с примененем такой формы
более сложны,  но не отчаивайтесь!  В свое
время это будет рассмотрено.


     Регистры центрального процессора

  Теперь поговорим о том,  что можно найти
внутри  Z80,  если как следует там поковы-
ряться.  Вообще-то, там много интересного,
но  пока нам нужны только занятные предме-
ты,   в  просторечии  именуемые  РЕГИСТРЫ.
Предназначены они для того же, что и обык-
новенные,  известные  по Бейсику, перемен-
ные,  а именно - для хранения информации и
безобразных издевательств над оной.
  Регистр обозначается  буквой  латинского
алфавита.  Для регистров общего назначения
процессора Z80 используются буквы:

              A B C D E H L

  Самым главным является регистр А,  назы-
ваемый "аккумулятором". С ним прoизводятся
все  арифметические и логические операции,
в нём же остаётся их результат.
  Вмещает регистр один байт информации. Но
ведь иногда необходимо работать и с  боль-
шими значениями!  Выход есть: регистры мо-
гут  объединяться  в  пары, соответственно
увеличивая  свою  ёмкость  до одного слова
(2  байта).  Объединение происходит отнюдь
не произвольно, а в весьма конкретной фор-
ме.  Вот  возможные  варианты  регистровых
пар:

                 BC DE HL

  Главной регистровой  парой  является HL.
Она,  как и аккумулятор,  необходима почти
во всех операциях.  Кстати, вас, наверное,
удивило,  что для "А" пары не нашлось?  На
самом  деле есть и она,  но регистр-пара к
"А" - вовсе не общего назначения,  поэтому
его мы пока изучать не будем.  Скажу лишь,
что имя его -  "F",  и  образует  он  пару
"AF".
  Ещё есть служебные регистры - "I" и "R".
Они  не объединяются в пары,  а существуют
сами по себе.
  Ещё есть пары,  которые на отдельные ре-
гистры не  делятся  (точнее,  делятся,  но
особо извращёнными методами,  их упоминать
пока рано). Вот их имена:

                  IY IX

  А  ещё есть шестнадцатиразрядные, не де-
лимые на пары, регистры:

                  SP PC

  Думаете,  это всё? А вот и нет! Ещё есть
альтернативные регистры:

      A'  F'  B'  C'  D'  E'  H'  L'

  Они, соответственно, образуют пары:

            AF'  BC'  DE'  HL'


  Работа с регистрами общего назначения

  Если мы хотим совершать какие-либо дейс-
твия  над  регистрами,  то для начала надо
научиться  придавать  им конкретные значе-
ния.  Для  этой цели используется  команда
ассемблера  с мнемоникой "LD", которая яв-
ляется  сокращением английского слова Load
(загрузить). Надо сказать, что команда эта
-  не  только для регистров, она ещё и для
ячеек  памяти  может пригодиться. Вот воз-
можные варианты её применения:

  LD r,r
  LD r,(HL)
  LD r,n
  LD r,(ii+n)
  LD (HL),r
  LD (ii+n),r
  LD (HL),n
  LD (ii+d),n
  LD A,(BC)
  LD A,(DE)
  LD A,(nn)
  LD (BC),A
  LD (DE),A
  LD (nn),A
  LD rr,nn
  LD ii,nn
  LD HL,(nn)
  LD rr,(nn)
  LD ii,(nn)
  LD (nn),HL
  LD (nn),rr
  LD (nn),ii
  LD I,A
  LD R,A
  LD A,I
  LD A,R

  Расшифруем использованные сокращения:

  r    = A, B, C, D, E, H, L
  rr   = BC, DE, HL, SP
  ii   = IX, IY
  n    = байт  [#00..#FF]
  nn   = слово [#0000..#FFFF]

  Зная,  что  может команда "LD", остаётся
уточнить, что означают некоторые конструк-
ции, например, "(nn)" и "rr". А это - все-
го  лишь байт, на адрес которого указывает
слово "nn" или содержимое регистровой пары
"rr".
  Или вот  "(ii+n)".  Тоже  просто:  адрес
байта определяется  сложением  содержимого
регистра  "ii" и байта "n". Это удобно при
большом количестве переменных, сведённых в
таблицы.  В этом случае достаточно занести
адрес  начала таблицы в "ii", а конкретный
элемент получать, задавая в команде смеще-
ние. Кстати, здесь есть одна тонкость. Та-
ким методом возможна адресация в диапазоне
не (ii)...(ii+255), а (ii-128)...(ii+127).
  При использовании команд загрузки, равно
как  и  прочих  команд процессора, помните
одно правило:  пересылка происходит  в на-
правлении от  второго  параметра команды в
первый. Иными словами,  команды "LD A,5" и
"LD C,A" означают, что в регистр "А" поме-
щается число 5, а затем его содержимое пе-
ресылается в регистр "В".
  Регистр "F" называется  "флаговым".  Его
биты  (флаги)  -  каждый  по отдельности -
служат для индикации результатов операций,
выполняемых процессором.
  Шестнадцатиразрядный регистр "SP" указы-
вает  на вершину машинного стека - область
памяти, предназначенную для хранения неко-
торой информации. Но это - отдельная исто-
рия.
  Регистр "PC" является программным  счёт-
чиком.  Число,  хранящееся в нём, является
адресом команды, исполняемой в текущий мо-
мент.
  Помните! На начальном этапе обучения, во
избежание  кошмарных  глюков,  зависаний и
прочего,  не  используйте  для  опытов ре-
гистры  SP, PC, HL'. В случае с IY старай-
тесь  не  менять  содержимое адресуемых им
ячеек памяти и собственно его содержимое.


   Работа с альтернативными регистрами

  Эти регистры включаются вместо  основных
с помощью команды ассемблера

                   EXX

  Её  мнемоника  происходит  от слова "ex-
change"  (обмен).  При  выполнении команды
происходит обмен

                HL <=> HL'
                DE <=> DE'
                BC <=> BC'

  Для  включения  альтернативной  пары AF'
служит команда с мнемоникой

                EX  AF,AF'

  Вообще-то,   нет   никакой   возможности
узнать,  какой  набор  регистров активен в
данный момент. Процессор тоже не в курсе -
ему   это  "фиолетово".  Так  что считайте
альтернативным тот набор, который в данный
момент не активен.


                Арифметика

  Здeсь у  Z80 возможности несколько огра-
ничены. Он может производить только сложе-
ние  и  вычитание.  Вот некоторые варианты
этих действий:

  ADD A,r
  ADD A,(HL)
  ADD A,n
  ADD A,(ii+n)
  ADD HL,rr
  ADD IX,ry
  ADD IY,rx

  SUB r
  SUB (HL)
  SUB n
  SUB (ii+n)

  ADD  означает  сложение, а SUB - вычита-
ние. Результат вычисления помещается в ре-
гистр,  который в команде стоит первым. Но
не особенно старайтесь его запомнить. Если
вычисления  производятся  над  однобайтным
числом,  то первым всегда будет "А" (обра-
тите  внимание:  в этом случае команда SUB
не  требует первого операнда). А если про-
изводятся операции над словом, то в начале
будет HL, IX или IY.


                  Флаги

  Перечислим все возможные флаги  регистра
"F":

      D7  D6  D5  D4  D3  D2  D1  D0
      S   Z   *   H   *   P/V N   CY

  Флаг  S (sign) устанавливается, если при
выполнении  арифметической  или логической
операции   получился   отрицательный   ре-
зультат.
  Флаг нуля Z (zero) устанавливается, если
в результате выполнения арифметической или
логической  операции получился нулевой ре-
зультат.
  Флаги H (half-carry) и N (negative)  ис-
пользуются весьма редко - в основном,  при
работе с двоично-десятичными числами.
  Флаг  чётности/переполнения P/V (parity/
overflow) - единственный,  на который воз-
ложена индикация сразу двух условий.  Флаг
чётности устанавливается, если в результа-
те  логической  операции в байте оказалось
чётное количество установленных в "1" бит.
Флаг  переполнения  показывает,  что после
арифметического  действия  изменился  знак
операнда.
  Флаг переноса CY (carry) говорит,  что в
результате арифметической операции произо-
шёл перенос из старшего разряда. Например,
в случае: 253 + 5 = 258. Разрядов регистра
не  хватит для сохранения такого результа-
та.  Поэтому  реально мы получим число 2 и
установленный флаг CY.
  К сему добавлю, что далеко не все коман-
ды  процессора влияют на флаги,  и,  кроме
того, отдельные  команды  изменяют  только
некоторые биты флагового регистра.


            Назад к арифметике

  А  теперь, узнав о флагах, можно перейти
к  арифметическим  операциям,  учитывающим
перенос:

  ADC A,r
  ADC A,(HL)
  ADC A,n
  ADC A,(ii+n)
  ADC HL,rr

  SBC A,r
  SBC A,(HL)
  SBC A,n
  SBC A,(ii+n)
  SBC HL,rr

  В  качестве примера рассмотрим такую си-
туацию:  надо прибавить к "А" некое число.
Никаких  проблем  не  возникнет,  пока ре-
зультат можно описать одним битом.
  Однако всё  усложнится (хоть и не намно-
го) в такой, например, ситуации:

  А = 200
  n = 57

  Естественно, 200 + 57 = 257.  Но в одном
байте это не уместится. Поэтому там сохра-
нится число 1, и установится флаг CY. Вро-
де,  пока  всё понятно, и используемая ко-
манда никаких сомнений не вызывает:

  ADD A,57

  Но,  если  следующая  команда  будет  из
группы ADD или SUB, то содержимое CY будет
потеряно,  так  что не забывайте о группах
ADC и SBC!

              ──══════════──

  Ознакомившись со всем вышеизложенным  и,
вооружась  выбранным вами ассемблером, по-
экспериментируйте  -  и  вы поймете, что в
этом  что-то  есть! Но не забывайте: любая
ассемблерная   программа  должна  заканчи-
ваться командой

                   RET

  Итак, дерзайте! И до новых встреч.

              ──══════════──