Аналитический обзор книги Ланс А. Левенталь, Уинтроп Сэйвилл "Программирование на языке ассемблера для микропроцессоров 8080 и 8085".
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.
ПЕРИФЕРИЙНЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ
В системах 8080 и 8085 наиболее общими периферийными интегральными микросхемами являются последовательный интерфейс 8251, программируемый таймер 8253 и параллельны интерфейс 8255. Все эти устройства могут выполнять множество функций, большинство из которых подобно функциям самого микропроцессор. Конечно, периферийные интегральные микросхемы выполняют меньше различных функций, чем процессор, и диапазон этих функций существенно уже. В этой части книги описывается устройство 8255.
НАПИСАНИЕ ПРОГРАММ, РАБОТАЮЩИХ ПО ПРЕРЫВАНИЯМ
В большинстве систем прерывания 8080 и 8085 используются команды RST и входные сигналы, которые передают управление по определенным адресам памяти. Все команды RST и входные сигналы сохраняют старое значение программного счетчика в вершине стека, но не сохраняют автоматически остальные регистры. Слово состояния процессора (PSW) содержит аккумулятор (старший байт) и флаги (младший байт). Прерывания должны быть разрешены явно с помощью команды EI непосредственно перед командой RET, заканчивающей обслуживающую программу. Команда EI задерживает действительное разрешение прерываний на один такт команды во избежания лишней записи адреса возврата в стек.
УВЕЛИЧЕНИЕ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ПРОГРАММ
Ускорить выполнение можно только определив, где теряется время. Для этого необходимо определить, какие циклы процессор выполняет наиболее часто. Основное влияние на снижение затрат времени часто выполняемого цикла оказывает счетчик числа циклов. Таким образом, важно определить, как часто выполняются команды, и работать далее с циклами в порядке частоты их выполнения.
После того, как уточнено, какие циклы выполняются наиболее часто, время их выполнения можно уменьшить, используя следующие правила:
Исключение избыточных операций;
Реорганизация цикла так, чтобы уменьшалось число команд перехода;
Использование линейной способности команд вместо подпрограмм;
Использование для временного хранения стек вместо определенных адресов памяти;
Назначение регистров таким образом, чтобы получить максимальный выигрыш от специализированных команд, как LHLD,SHLD,XCHG,XTHL и PCHL;
Везде, где возможно, для работы с 16-разрядными данными использование 16-разряднвх команд;
Использование команд MVI M, INR M и DCR M для работы с данными памяти;
Использование команд MOV, MVI, INR, DCR, INX, DCX, SHLD, LHLD, XCHG, XTHL, PUSH, POP, PCHL и SPHL для работы с данными в регистрах;
Использование RST,PCHL или RET в качестве коротких команд перехода;
Организация последовательности условных переходов таким образом, чтобы была минимизация среднего времени выполнения;
Проверка на условия, при которых последовательность команд не выполняется, и обход этой последовательности для случая выполнения условий.
Обычный путь к снижению времени выполнения состоит в замене длинных последовательностей команд таблицами. Если не предусмотрены специальные выходы или не введены элементы логики программы, то с помощью отдельного просмотра таблицы могут выполняться те же операции, что и с помощью последовательности команд. Ценой этого является необходимость в расходах на дополнительную память, но при ее наличии это может быть оправдано. Если емкость памяти достаточна, то поиск в таблице может быть рациональным подходом, даже если многие записи ее одинаковы. Кроме того, что ускоряется работа, поиск в таблице обычно легче программировать и проще изменять.
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.
ГЛАВА 2. РЕАЛИЗАЦИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ КОМАНД И СПОСОБОВ АДРЕСАЦИИ
В этой главе показано, как реализовать команды и способы адресации, которые не входят в набор команд 8080 или 8085. Конечно, нет выбора команд, который включал бы все возможные комбинации. Разработчик должен выбирать набор команд, исходя из того, сколько кодов операций доступно, насколько легко могут быть выполнены дополнительные комбинации и как часто они могут использоваться. Описание дополнительных команд и способов адресации не означает, что основной набор команд является неполным или же плохо разработанным.
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.
КОМАНДЫ ВЫЗОВА ПОДПРОГРАММ И ВОЗВРАТА ИЗ ПОДПРОГРАММ
Команда безусловного вызова.
В микропроцессорах 8080 или 8085 косвенный вызов может быть выполнен с помощью обращения к промежуточной подпрограмме, которая переходит косвенно на вызываемую подпрограмму.
Команда условного вызова.
В микропроцессоре 8080 или 8085 условный вызов подпрограммы может быть выполнен с помощью последовательностей команд для условного перехода. Единственное отличие состоит в том, что команды перехода к действительным адресам назначения должны быть заменены на команды вызова подпрограмм.
Команды возврата из подпрограмм разделяются на:
Команды безусловного возврата
Команды условного возврата
Команды возврата с пропуском
Команды возврата после прерывания
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.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СПОСОБЫ АДРЕСАЦИИ
Косвенная адресация. В процессорах 8080 и 8085 косвенную адресацию можно выполнить с помощью загрузки косвенных адресов в регистры Н и L, используя команду LHLD. После этого обращение к регистру М является эквивалентом косвенной операции. Таким образом, этот процесс всегда включает два шага. Кроме того, можно использовать также пары регистров В и D в командах LDAX и STAX.
Индексная адресация. Индексную адресацию можно выполнить, добавляя индекс с помощью команды DAD к базе. Понятно, что программное сложение требует дополнительного времени выполнения.
Предувеличение. При предувеличении адресный регистр перед использованием автоматически увеличивается. В процессоре 8080 или 8085 предувеличение может быть реализовано с помощью увеличения пары регистров перед ее использованием в качестве адреса.
Послеувеличение. При послеувеличении адресный регистр после использования в команде автоматически увеличивается. В процессоре 8080 или 8085 послеувеличение может быть реализовано с помощью увеличения пары регистров после ее использования в качестве адреса.
Предуменьшение. При предуменьшении адресный регистр перед использованием автоматически уменьшается. В процессоре 8080 или8085 предуменьшение может быть выполнено с помощью уменьшения пары регистров перед ее использованием в качестве адреса.
Послеуменьшение. При послеуменьшении адресный регистр после использования автоматически уменьшается. В процессоре 8080 или 8085 Послеуменьшение может быть выполнено с помощью уменьшения пары регистров после использования ее в качестве адреса.
Косвенная адресация с предварительным индексированием (предындексирование). При предындексировании процессор должен сначала вычислить индексный адрес, а затем использовать этот адрес косвенно. Так как таблица, для которой производится индексирование, должна содержать двухбайтные косвенные адреса, индексирование должно сопровождаться умножением на 2.
Косвенная адресация с последующим индексированием (послеиндексирование). При послеиндексировании процессор должен сначала получить косвенный адрес, а затем использовать его как базу для индексирования.
ГЛАВА 3. РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ОШИБКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
В этой главе описываются распространенные ошибки в программах на языке ассемблера 8080 и 8085. Заключительный раздел данной главы посвящен описанию часто встречающихся ошибок в драйверах ввода-вывода и программах обслуживания прерываний. Эта глава преследует следующие цели:
Предупредить программиста о возможных неприятных местах и источниках ошибок,
Описать вероятные источники ошибок программирования,
Подчеркнуть те методы и предостережения, которые обсуждались в главах 1 и 2,
Информировать программистов, занимающихся поддержкой математического обеспечения, о возможных местах ошибок и неправильных толкований,
Дать начинающему программисту отправную точку в трудном процессе обнаружения и исправления ошибок.
Конечно, никакой список ошибок не может быть полным, тем не менее, данное в этой главе описание поможет читателю отлаживать большинство программ.
КЛАССИФИКАЦИЯ ОШИБОК ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Рассмотренные ошибки программирования для микропроцессоров 8080 и 8085 могут быть разделены на следующие категории:
Перестановка операндов ли частей операндов. К типичным ошибкам этого рода относятся перестановка операндов, указывающих на источник и назначение в командах пересылки, перевертывание формата, в котором запоминаются 16-разрядные значения, изменение направления при вычитаниях и сравнениях.
Неправильное использование флагов. Типичные ошибки следующие:
использование не того флага, который в данном конкретном случае должен проверяться (как, например, флага знака вместо флага переноса),
условный переход после команд, которые не воздействуют на данный флаг,
инвертирование условий перехода (особенно при использовании флага нуля),
неправильный условный переход в случаях равенства и случайное изменение флага перед условным переходом.
Смешивание регистров и пар регистров. Типичная ошибка состоит в работе с регистром (В, D или Н) вместо пары регистров с аналогичным именем.
Смешивание адресов и данных. К типичным ошибкам относятся использование непосредственной адресации вместо прямой адресации или наоборот, смешивание регистров с ячейками памяти, адресуемыми через пары регистров.
Использование неверных форматов. Типичные ошибки состоят в использовании формата BCD (десятичного) вместо двоичного или наоборот и использование двоичного и шестнадцатеричного кода вместо ASCII.
Неправильная работа с массивами. Обычная ошибка состоит в выходе за границы массивов.
Неучет неявных эффектов. К типичным ошибкам относятся использование аккумулятора, пары регистров, указателя стека, флагов или ячеек памяти без учета влияния участвующих в работе команд. Большинство ошибок вызываются командами, которые дают непредвиденные, неявные или косвенные результаты.
Ошибки при задании необходимых начальных условий для отдельных программ или микро-ЭВМ в целом. Большинство программ требует инициализации счетчиков, косвенных адресов, регистров, флагов и ячеек для временного хранения. Микро-ЭВМ в целом требует инициализации всех общих ячеек в ОЗУ (особо отметим косвенные адреса и счетчики).
Неправильная организация программы. К типичным ошибкам относятся обход или повторение секций инициализации, ошибочное изменение регистров с адресами или счетчиками и потеря промежуточных или окончательных результатов.
Обычным источником ошибок, которые здесь не рассматриваются, является конфликт между программой пользователя и системными программами. Простым примером такого конфликта является попытка сохранять данные программы пользователя в ячейках памяти системной программы. В этом случае всякий раз, когда выполняется системная программа, изменяются данные, которые нужны для программы пользователя.
Более сложные источники конфликтов связаны с системой прерываний, портами ввода-вывода, стеком и флагами. Системные программы в конечном счете должны эксплуатировать те же самые ресурсы, что и программы пользователя. При этом обычно в системных программах предусматривается сохранение и восстановление программной среды, в которой работают пользовательские программы, но это часто приводит к трудноуловимым или неожиданным последствиям. Сделать такую операционную систему, которая была бы совершенно прозрачной для пользователя - это задача, сравнимая с выработкой правил и законов или сводов о налогах, которые не имели бы лазеек или побочных эффектов.
РАСПОЗНОВАНИЕ ОШИБОК АССЕМБЛЕРОМ
Большинство ассемблеров немедленно распознает наиболее распространенные ошибки, такие как:
Неопределенный код операции (обычно это неправильное написание или отсутствие двоеточия или метки);
Неопределенное имя (часто это неправильное написание или отсутствие определенного имени);
Неверный символ (например, 2 в двоичном числе или В в десятичном числе);
Неправильное значение (обычно это число, которое слишком велико для 8 или 16 разрядов);
Отсутствует операнд;
Двойное определение (одному и тому же имени присваиваются два различных значения);
Недопустимая метка (например, метка, предписанная псевдооперации, не допускающей метки);
Отсутствие метки ( например, при псевдооперации EQU, для которой требуется метка).
Эти ошибки неприятны, но они легко исправимы. Единственная трудность возникает тогда, когда ошибка (такая, как отсутствие точки с запятой у строки с комментарием) приводит ассемблер в "замешательство", результатом чего является ряд бессмысленных сообщений об ошибках.
Существует, однако, много простых ошибок, которые ассемблер не может распознать. Программисту следует иметь в виду, что его программа может содержать такие ошибки, даже если ассемблер и не сообщил о них. Типичны следующие примеры.
Пропущенные строки.
Пропущенные определения.
Ошибки в написании, когда запись сама по себе допустима.
Обозначение команд как комментариев.
Если в команде, которая работает с парой регистров, задается одинарный регистр.
Если вводится неправильная цифра, такая как Х в десятичном или шестнадцатеричном числе или 7 в двоичном числе.
В ассемблере могут распознаваться только такие ошибки, которые предусмотрел его разработчик. Программисты же часто способны делать ошибки, которые разработчик не мог и вообразить, такие ошибки возможно найти при проверке программ вручную строчка за строчкой.
РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ОШИБКИ В ДРАЙВЕРАХ ВВОДА - ВЫВОДА
Так как большинство ошибок в драйверах ввода-вывода связано как с аппаратурным, так и с программным обеспечением, они трудно поддаются классификации. Приведем некоторые возможные случаи.
Смешивание портов ввода и вывода.
Попытка выполнить операции, которые физически невозможны.
Упущенные из вида неявных эффектов аппаратуры.
Чтение или запись без проверки состояния.
Игнорирование различия между вводом и выводом.
Ошибка при сохранении копии выводимых данных.
Чтение данных до того, как они стабилизируются, или во время их изменения.
Отсутствие изменения полярности данных, которые передаются к устройству или от устройства, работающего с отрицательной логикой.
Смешивание действительных портов ввода-вывода с внутренними регистрами интегральных схем ввода-вывода.
Неправильное использование двунаправленных портов.
Отсутствие очистки состояния после выполнения команды ввода-вывода.
РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ОШИБКИ В ПРОГРАММАХ ПРЕРЫВАНИЯ
Многие ошибки, связанные с прерываниями, зависят как от аппаратного, так и программного обеспечения. Самыми распространенными ошибками являются следующие.
Отсутствие разрешения прерываний.
Отсутствие сохранения регистров.
Сохранение или восстановление регистров в неправильном порядке.
Разрешение прерываний до инициализации приоритетов и других параметров системы прерываний.
Неучет того, что реакция на прерывание включает сохранение счетчика команд в вершине стека.
Отсутствие запрещения прерываний во время многобайтных передач или выполнения последовательности команд, которая не должна прерываться.
Отсутствие разрешения прерываний после последовательности команд, которая должна выполняться без прерываний.
Отсутствие очистки сигнала, вызывающего прерывание.
Ошибка в общении с основной программой.
Отсутствие сохранения и восстановления приоритетов.
Отсутствие разрешения прерываний от дополнительных аппаратурных входов, которое выполняется с помощью очистки разрядов масок в регистре I.
Неправильное использование разрядов разрешения прерываний в командах SIM.
ВВЕДЕНИЕ В ПРОГРАММНЫЙ РАЗДЕЛ
Программный раздел содержит наборы подпрограмм на языке ассемблера для микропроцессоров 8080 и 8085. Каждой подпрограмме предпосланы введение и комментарии; за каждой подпрограммой следует по крайней мере один пример ее использования. Введение содержит следующую информацию: назначение подпрограммы, процедуру ее выполнения, используемые регистры, время выполнения, размер памяти, необходимый для программы и ее данных, а также специальные случаи, входные и выходные условия.
Каждая подпрограмма сделана настолько общей, насколько это возможно.
Во всех подпрограммах был использован следующий метод передачи параметров:
Первый 8-разрядный параметр передается в аккумуляторе, второй 8-разрядный параметр- регистре В, а третий- в регистре С.
Первый 16-разрядный параметр передается в регистрах Н и L, при этом старший байт- в регистре Н. Второй 16-разрядный параметр передается в регистрах D и Е со старшим байтом в D.
Большее число параметров передается в стеке, прямо или косвенно. Считается, что вход в подпрограмму осуществляется с помощью команды CALL, которая помещает адрес возврата в вершину стека и, следовательно, выше параметров.
Для большинства коротких подпрограмм было определено время выполнения.
Приведенная здесь документация всегда содержит по крайней мере один типовой пример, показывающий приблизительное или максимальное время выполнения.
Приводятся следующие подпрограммы:
Преобразование кодов
Преобразование двоичных данных в код BCD;
Преобразование данных в коде BCD в двоичные;
Преобразование двоичных данных в шестнадцатеричные в коде ASCII;
Преобразование шестнадцатеричных данных в коде ASCII в двоичные;
Преобразование двоичного числа в десятичное к коде ASCII;
Преобразование десятичного числа в коде ASCII в двоичное;
Трансляция строчных букв в прописные;
Преобразование кода символа из системы ASCII в систему EBCDIC;
Преобразование кода символа из системы EBCDIC в систему ASCII.
Работа с массивами и индексирование
Заполнение памяти;
Пересылка блоков;
Индексирование двухмерного массива байтов;
Индексирование двухмерного массива слов;
Индексирование N- мерного массива;
Арифметические операции
16- разрядное вычитание;
16- разрядное умножение;
16- разрядное деление;
16- разрядное сравнение;
Двоичное сложение с повышенной точностью;
Двоичное вычитание с повышенной точностью;
Двоичное умножение с повышенной точностью;
Двоичное деление с повышенной точностью;
Двоичное сравнение с повышенной точностью;
Десятичное сложение с повышенной точностью;
Десятичное вычитание с повышенной точностью;
Десятичное умножение с повышенной точностью;
Десятичное деление с повышенной точностью;
Десятичное сравнение с повышенной точностью;
Работа с разрядами и сдвиги
Установка разряда;
Очистка разряда;
Проверка разряда;
Выделение поля разрядов;
Запись поля разрядов;
Арифметический сдвиг вправо с повышенной точностью;
Логический сдвиг влево с повышенной точностью;
Логический сдвиг вправо с повышенной точностью;
Циклический сдвиг вправо с повышенной точностью;
Циклический сдвиг влево с повышенной точностью;
Работа со строками
Сравнение строк;
Объединение строк;
Поиск позиции подстроки;
Копирование подстроки из строки;
Удаление подстроки из строки;
Вставка подстроки в строку;
Операции с массивами
Суммирование 8-разрядного массива;
Суммирование 16-разрядного массива;
Поиск минимального элемента длиной 1 байт;
Поиск максимального элемента длиной 1 байт;
Двоичный поиск;
Быстрая сортировка;
Тест ОЗУ;
Таблица переходов;
Ввод - вывод
Чтение строки с терминала;
Запись строки на устройство вывода;
Проверка и генерация 16-разрядного кода контроля по избыточности;
Диспетчер таблицы устройств ввода - вывода;
Инициализация портов ввода - вывода;
Задержка в миллисекундах;
Прерывания
Небуферизованный ввод - вывод о прерываниям с использованием программируемого интерфейса связи 8251;
Небуферизованный ввод - вывод о прерываниям с использованием программируемого параллельного интерфейса 8255;
Буферизованный ввод - вывод о прерываниям с использованием программируемого интерфейса связи 8251;
Часы реального времени и календарь
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/
0 комментариев