Программирование, базы данных, ПО на языке ассемблер для микропроцессоров 8080 и 8085

ВВЕДЕНИЕ

Интенсивное развитие микроэлектроники и повышения степени интеграции открыли новое направление в ВТ - создание микропроцессоров и микрокомпьютеров. Появились вы числительные системы с малым уровнем потребления энергии и универсальными возможностями, которые позволяют решать задачи управления объектами различной физической природы. На основе их применения снижаются затраты на автоматизацию основных технических и вспомогательных процессов. В результате будет решена задача комплексной автоматизации производства во всех отраслях. Это позволит увеличить производительность труда, уменьшить себестоимость выпускаемой продукции и значительно сократить ручные операции в промышленности. Однако для широкого развития работ в данном направлении необходимо готовить значительное число инженеров - системотехников, умеющих создавать и применять микропроцессоры и микрокомпьютеры. Кроме того, следует выпускать и много инженеров - математиков, разрабатывающих соответствующее программное обеспечение. Для их обучения необходимо иметь учебные пособия, посвященные аппаратным и программным средствам современной вычислительной техники.

Несмотря на то, что выпущено значительное количество литературы, посвященной разработке и применению микропроцессоров и микрокомпьютеров, а также описание программных средств, предлагаемая книга представляет определенный интерес комплексным подходом и методической целостностью.

На обзор представлена книга американских авторов Левенталя Л. и Сэйвилла У. "Программирование на языке ассемблер для микропроцессоров 8080 и 8085" . Книга переведена с английского, напечатана в 1987г. в издательстве Радио и связь. Издание включает в себя 488 страниц.

Для начала рассмотрим содержание этой книги, чтобы сделать окончательный анализ по ее достоинствам и недостаткам, а также конкретизировать к какой группе эта книга предназначена. На обзор кратко будут представлены части этой книги, затем остановим свое внимание на определенной главе.

Книга состоит из двух частей: обзора вопросов программирования на языке ассемблера и набора подпрограмм. Первая часть хорошо проиллюстрирована большим числом примеров, позволяющих быстро усвоить основные навыки программирования для рассматриваемых микропроцессоров. Подпрограммы, приведенные во второй части книги, могут удовлетворять потребности большинства программистов в стандартных процедурах.

Эта книга, можно сказать, является как бы справочным пособием для программистов, работающих на языке ассемблера. Она содержит краткий обзор вопросов программирования на языке ассемблера для конкретного микропроцессора и набор полезных подпрограмм. В этих подпрограммах использовались стандартные соглашения по формату, документированному оформлению и методам передачи параметров. При этом соблюдались правила наиболее распространенных ассемблеров; кроме того, описаны назначение, процедура, параметры, результаты, время выполнения и требования к памяти.

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ МЕТОДЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Служит введением в программирование для данного процессора; в ней приводятся основные отличия этого процессора от других микропроцессоров и мини-ЭВМ. В этой главе описываются общие методы написания программ на языке ассемблера для микропроцессора 8080 и 8085. Она содержит способы выполнения следующих операций:

В отдельных разделах описываются передача параметров подпрограммам, общие методы написания драйверов ввода-вывода и программ обработки прерываний, а также приемы, позволяющие ускорить выполнение программ и уменьшить используемую ими память.

Для тех, кто знаком с программированием на языке ассемблера на других вычислительных машинах, здесь дается краткий обзор особенностей процессоров 8080 и 8085.

  1. Арифметические и логические операции разрешены только между аккумулятором и байтом непосредственных данных или между аккумулятором и регистром общего назначения. Однако один регистр общего назначения в действительности указывает на адрес в памяти; это регистр М, который в действительности обращается к адресу в памяти, содержащемуся в регистрах Н и L. Таким образом, команда ADD M , например, означает: прибавить к аккумулятору содержимое байта памяти, адресуемого через регистры H и L.
  2. Аккумулятор и регистры Н и L являются специальными регистрами. Они являются единственными регистрами, которые могут быть прямо загружены или записаны в память. Аккумулятор является единственным регистром, который может быть инвертирован, сдвинут, косвенно загружен с использованием адреса в паре регистров В или D, косвенно записан в память по адресу, содержащемуся в паре регистров В или D, или использован в командах IN и ОUT . Регистры Н и L составляют единственную пару, которая может быть использована косвенно в арифметических командах, при записи в память данных, заданных непосредственно в команде, или при загрузке и записи в память других регистров, отличных от аккумулятора. Регистры Н и L являются также единственной парой, которая может быть передана в счетчик команд или указатель стека. Более того, эти регистры используются как аккумулятор двойной длины при сложении 16-разрядных чисел (команда DAD ) . Регистры D и Е являются в некотором смысле также специальными, поскольку одной командой ( XCHG ) можно поменять их содержимое с содержимым регистров Н и L. Таким образом, регистры в 8080 и 8085 весьма асимметричны, и программист должен аккуратно выбирать, для каких данных и адресов какими регистрами пользоваться.
  3. Часто для одних и тех же физических регистров используются несколько имен. Для многих команд A, B, C, D, E, H и L являются 8-разрядными регистрами. Для других команд регистры В и С (В- старший по значению) , D и Е (D- старший по значению) или Н и L (Н- старший по значению) являются 16-разрядной парой регистров. Термины пара регистров В, регистры В и С и пара регистров ВС имеют одно и тоже значение; подобные же варианты существуют для регистров D и Е и H и L. Заметим, что пара регистров и два одиночных регистра физически одно и то же, и они не могут служить одновременно для различных целей. Регистры Н и L фактически почти всегда применяют для косвенного адреса из-за наличия команд, имеющих доступ к регистру М, и таких специальных команд, как SPHL , PCHL , XTHL и XTHG . Благодаря тому, что существует команда XCHG , для второго адреса берут регистры D и Е, а не В и С. Регистры В и С используют обычно как отдельные 8-разрядные регистры для временного хранения данных.
  4. Воздействие различных команд на флаги весьма непоследовательно. К некоторым особенно необычным действиям относятся следующие:

логические команды очищают флаг переноса; команды сдвига не действуют на другие флаги, кроме флага переноса; команды загрузки, записи, пересылки, увеличивают на 1 пары регистров и уменьшают на 1 пары регистров вообще не оказывают влияния на флаги; 16-разрядное сложение действует только на флаг переноса.

Отсутствует косвенная адресация через память и индексация. Отсутствие косвенной адресации через память компенсируется загрузкой косвенного адреса в регистры Н и L. Действительная косвенная адресация, таким образом, является двухшаговым процессом. При желании загрузить или записать в память аккумулятор можно также загрузить косвенный адрес в регистры В и С или D и Е. Отсутствие индексной адресации компенсируется добавлением пары регистров с помощью команды DAD . Эта команда добавляет пару регистров к Н и L. Таким образом, индексация требует нескольких шагов:

загрузить индекс в пару регистров, загрузить базовый адрес в другую пару (одной из пар регистров должны быть Н и L) , в) используя команду DAD , сложить две пары и г) использовать сумму как косвенный адрес (при помощи обращения к регистру М) . Индексация в 8080 и 8085 - долгий и неудобный процесс.

Нет флага переполнения при получении дополнения до двух, так что надо определять такое переполнение программным путем. Из этого следует, что трудно работать с числами со знаком. Многие обычные команды отсутствуют, но могут быть легко смоделированы с помощью регистровых команд. Примерами являются очистка аккумулятора (с использованием SUB A или XRA A ) , логический сдвиг аккумулятора влево (с помощью ADD A ) , очистка флага переноса ( ANA A или ORA A ) и проверка аккумулятора ( ANA A или ORA A ) . Команда ANA A и ORA A очищают флаг переноса и устанавливают остальные флаги в соответствии с содержимым аккумулятора. Причем загрузка регистра не действует на флаги. Нет относительных переходов. Фактически, единственной командой перехода, которая не требует абсолютного адреса, является PCHL , по которой загружается счетчик команд из регистров Н и L и, таким образом, производится косвенный переход. Есть два отдельных набора команд увеличения и уменьшения на 1. Команды DCR и INR применяются к 8-разрядным регистрам и действуют на все флаги, за исключением флага переноса. Команды DCX и INX применяются к 16-различным парам регистров и вообще не действуют на флаги. Можно использовать 16-разрядные пары регистров как обыкновенные счетчики, но единственным способом проверки пары на 0 является использование команды логическое ИЛИ к двум регистрам вместе с аккумулятором. Нет арифметических или логических сдвигов. Единственными командами сдвига являются команды циклического сдвига с флагом переноса или без него. Другие сдвиги могут быть смоделированы при помощи команд циклического сдвига ( RRC, RLC, RAR и RAL ) и команд сложения ( ADD A, ADC A и DAD H ) . Флаг переноса может быть установлен с помощью STC , а очищен с помощью ANA A (или ORA A ) . Аккумулятор является единственным регистром, который может быть сдвинут, инвертирован или использован для ввода или вывода. Единственными командами, которые оперируют непосредственно с регистрами общего назначения, являются команды MOV (пересылка содержимого в другой регистр или из другого регистра) , MVI (загрузка непосредственного операнда) , DCR (уменьшает на 1) и INR (увеличение на 1) . Эти команды могут оперировать также с регистром М, т.е. байтом из памяти, адресуемым через регистры Н и L. В стек или из стека могут быть переданы только пары регистров. Одной из таких пар является слово состояния процессора ( PSW ) , которое содержит аккумулятор (старший байт) и флаги (младший байт) . Команды CALL и RETURN передают адреса в стек или из него. В микропроцессоре 8080 отсутствует читаемый флаг системы прерываний. Это создает трудности в том случае, когда исходное состояние системы прерываний должно быть восстановлено после выполнения секции команд, которая должна выполняться при закрытых прерываниях. Для решения этой проблемы можно копию состояния прерываний хранить в ОЗУ. С другой стороны, 8085 имеет читаемый флаг разрешения прерываний. В микропроцессорах 8080 и 8085 приняты следующие общие соглашения.

  • При записи всех 16-разрядных адресов младший байт записывается первым (т.е. по меньшему адресу) . Порядок байтов в адресах тот же, что и в микропроцессоре Z80 и 6502, но является обратным порядком байтов, принятому в микропроцессорах 6800 и 6809.
  • Указатель стека содержит младший адрес, действительно занятый в стеке. Это соглашение также принято в микропроцессорах Z80 и 6809, но явно противоположно принятому 6502 и 6800 (следующий доступный адрес) . Согласно всем командам 8080 и 8085 данные в стек записываются с предварительным уменьшением на 1 (вычитанием перед записью байта 1 из указателя стека) и загружаются из стека с последующим увеличением на 1 (добавлением после загрузки байта 1 к указателю стека) .
  • Флаг разрешения прерываний (только в 8085) , равный 1, разрешает прерывания, а 0 - запрещает их. Такое же соглашение принято и в Z80, но оно обратно принятому в 6502,6800 и 6809.

Представленная часть первой главы рассмотрела особенности процессоров, она так и называется - краткий обзор для опытных программистов. Теперь будем рассматривать дальше, причем не указывая конкретно команды, а описывая понятия и особенности операций представленной на обзор первой главы данной книги.

ЗАГРУЗКА РЕГИСТРОВ ИЗ ПАМЯТИ

В микропроцессорах 8080 и 8085 предусмотрены четыре способа адресации, которыми можно пользоваться при загрузке регистров из памяти: прямая (из памяти с конкретным адресом) , непосредственная (с конкретным значением) , косвенная (из адреса, помещенного в паре регистров) и стековая (из вершины стека) .

ЗАПОМИНАНИЕ РЕГИСТРОВ В ПАМЯТИ

Для запоминания регистров в памяти существуют три способа адресации: прямая (в память с конкретным адресом) , косвенная (в память с адресом, который находится в паре регистров) и стековая (в вершину стека) .

ЗАПОМИНАНИЕ ДАННЫХ В ОЗУ

Начальные значения ячеек ОЗУ задаются либо через аккумулятор, либо прямо или косвенно с использованием регистров Н и L.

АРИФМЕТИЧЕСКИЕ И ЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ

Для большинства арифметических и логических операций (сложение, вычитание, логическое И, логическое ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и сравнение) одним из операндов является аккумулятор, а вторым 8-разрядный регистр или байт данных, заданный непосредственно в команде. Результат (если он существует) помещается в аккумулятор. Если используется регистр М, то процессор получает операнд из памяти по адресу, который содержится в регистрах Н и L.

РАБОТА С РАЗРЯДАМИ

Программист может установить, очистить, получить обратный код (дополнение к 1) или проверить разряды, используя логические операции с соответствующими масками. Команды сдвига и получение обратного кода могут оперировать только с аккумулятором, но в то же время для выполнения небольшого числа сдвигов могут использоваться арифметические и логические команды. Возможны следующие операции с отдельными разрядами аккумулятора:

  • установить с помощью операции логическое ИЛИ с единицами в соответствующих позициях;
  • очистить с помощью операции логическое И с нулями в соответствующих позициях;
  • инвертировать (изменить на обратное значение) с помощью операции ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с единицами в соответствующих позициях;
  • проверить (на все нули в проверяемых разрядах) с помощью операции логическое И с единицами в соответствующих позициях.

ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ

Процедуры принятия решений могут быть классифицированы следующим образом

  • переход, если разряд установлен (логическая единица) или очищен (логический нуль) ;
  • переход, если два значения равны или не равны;
  • переход, если одно значение больше другого или меньше его.

Наличие процедур первого класса позволяет процессору реагировать на значения флагов, переключателей, линии состояния или других двоичных (включено- выключено) сигналов. Наличие процедур второго класса позволяет процессору определить, имеет ли вводимая величина или результат определенное значение (например, введен ли определенный символ команды или терминатор, или равен ли результат нулю) . Наличие процедур третьего класса позволяет процессору определить, превышает ли значение некоторый числовой порог или ниже его (например, правильное или ошибочное значение, выше или ниже предупредительного уровня или заданной точки) .

ОРГАНИЗАЦИЯ ЦИКЛОВ

Самый простой способ выполнения цикла (т.е. повторения последовательности команд) в микропроцессоре 8080 или 8085 состоит в следующем:

  1. Загрузить в регистр общего назначения число, указывающее, сколько раз должна быть выполнена последовательность команд:
  2. Выполнить команды;
  3. уменьшить заданный регистр на 1;
  4. вернуться к шагу 2, если результат шага 3 не равен 0.

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:

  1. 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.
  2. 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.
  1. Смешивание регистров и пар регистров. Типичная ошибка состоит в работе с регистром (В, D или Н) вместо пары регистров с аналогичным именем.
  2. 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.
  3. Использование неверных форматов. Типичные ошибки состоят в использовании формата BCD (десятичного) вместо двоичного или наоборот и использование двоичного и шестнадцатеричного кода вместо ASCII.
  4. Неправильная работа с массивами. Обычная ошибка состоит в выходе за границы массивов.
  5. 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.
  6. 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) .
  7. 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.

РАСПОЗНАВАНИЕ ОШИБОК АССЕМБЛЕРОМ

Большинство ассемблеров немедленно распознает наиболее распространенные ошибки, такие как:

  1. Неопределенный код операции (обычно это неправильное написание или отсутствие двоеточия или метки) ;
  2. Неопределенное имя (часто это неправильное написание или отсутствие определенного имени) ;
  3. Неверный символ (например, 2 в двоичном числе или В в десятичном числе) ;
  4. Неправильное значение (обычно это число, которое слишком велико для 8 или 16 разрядов) ;
  5. Отсутствует операнд;
  6. Двойное определение (одному и тому же имени присваиваются два различных значения) ;
  7. Недопустимая метка (например, метка, предписанная псевдооперации, не допускающей метки) ;
  8. 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.

  1. Пропущенные строки.
  2. Пропущенные определения.
  3. Ошибки в написании, когда запись сама по себе допустима.
  4. Обозначение команд как комментариев.
  5. Если в команде, которая работает с парой регистров, задается одинарный регистр.
  6. 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.

  1. Смешивание портов ввода и вывода.
  2. Попытка выполнить операции, которые физически невозможны.
  3. Упущенные из вида неявных эффектов аппаратуры.
  4. Чтение или запись без проверки состояния.
  5. Игнорирование различия между вводом и выводом.
  6. Ошибка при сохранении копии выводимых данных.
  7. Чтение данных до того, как они стабилизируются, или во время их изменения.
  8. Отсутствие изменения полярности данных, которые передаются к устройству или от устройства, работающего с отрицательной логикой.
  9. Смешивание действительных портов ввода-вывода с внутренними регистрами интегральных схем ввода-вывода.
  10. Неправильное использование двунаправленных портов.
  11. 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.

  1. Отсутствие разрешения прерываний.
  2. Отсутствие сохранения регистров.
  3. Сохранение или восстановление регистров в неправильном порядке.
  4. Разрешение прерываний до инициализации приоритетов и других параметров системы прерываний.
  5. Неучет того, что реакция на прерывание включает сохранение счетчика команд в вершине стека.
  6. Отсутствие запрещения прерываний во время многобайтных передач или выполнения последовательности команд, которая не должна прерываться.
  7. Отсутствие разрешения прерываний после последовательности команд, которая должна выполняться без прерываний.
  8. Отсутствие очистки сигнала, вызывающего прерывание.
  9. Ошибка в общении с основной программой.
  10. Отсутствие сохранения и восстановления приоритетов.
  11. Отсутствие разрешения прерываний от дополнительных аппаратурных входов, которое выполняется с помощью очистки разрядов масок в регистре I.
  12. 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:

  1. Первый 8-разрядный параметр передается в аккумуляторе, второй 8-разрядный параметр- регистре В, а третий- в регистре С.
  2. 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.
  3. 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

  1. Шестнадцатиразрядное вычитание

    2. 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.

  2. Шестнадцатиразрядное умножение

    3. 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.

  3. Шестнадцатиразрядное деление

    4. 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.

  4. Шестнадцатиразрядное сравнение

    5. 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.

  5. Двоичное сложение чисел с повышенной точностью

    6. 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.

  6. Двоичное вычитание чисел с повышенной точностью

    7. 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.

  7. Двоичное умножение чисел с повышенной точностью

    8. 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.

  8. Двоичное деление чисел повышенной точности

    9. 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.

  9. 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.