1lab PDF

Preview

Summary

Download 1lab PDF

Description

Radosław Maciaszczyk Mirosław Łazoryszczak

Sprzęt i architektura komputerów Laboratorium Temat:

Mikroprocesory i elementy asemblera

Katedra Architektury Komputerów i Telekomunikacji

1. M IK R O PR O CES O RY I E L E M EN T Y ASE M B L E RA 1.1.

A R C H I T E K T U R A M I K R O P R O C E S O R A 80 8 6 Schemat blokowy mikroprocesora 8086 przedstawia rys. 1. Moduł współpracy z magistralą

Jednostka wykonawcza magistrala wewnętrzna

1 2 3 4 5 6 magistrala systemowa

kolejka instrukcji

FR

CS bufory

sterowanie

IP

ALU

AH

AL

BH

BL

CH

CL

DH

DL

DS

SP

ES

BP

SS

sterowanie

SI DI

Rys. 1 Schemat blokowy mikroprocesora 8086

Procesor 8086 jest procesorem 16-bitowym. Posiada bowiem 16-bitowe rejestry oraz 16-bitową magistralę danych. Magistrala adresowa jest 20bitowa, co pozwala na uzyskanie 1MB przestrzeni adresowej. Budowa rejestru znaczników (FR – flag register) – SF – znacznik znaku – ZF – znacznik zera – PF – znacznik parzystości – AF – przeniesienie pomocnicze – CF – przeniesienie – OF – nadmiar – IF – interrupt – DF – znacznik kierunku – TF – znacznik pułapki Rejestry robocze: – AX [AH, AL]– akumulator – BX [BH, BL]– rejestr bazowy – CX [CH, CL]– rejestr zliczający – DX [DH, DL]– rejestr danych – – – –

SP – wskaźnik stosu BP – wskaźnik bazy DI – rejestr adresu przeznaczenia SI – rejestr adresu operandu źródłowego

Rejestry segmentowe: – CS – segment programu – DS – segment danych – SS – segment stosu – ES – segment dodatkowy Tryb adresowania – sposób wyznaczania adresu argumentu lub wyniku

– natychmiastowe (MOV AX, 20 – w rejestrze AX zostanie zapisana liczba 20) – rejestrowe (MOV AX, BX – w rejestrze AX zostanie zapisana zawartość rejestru BX) – bezpośrednie (MOV AX, [40] – w rejestrze AX zostanie zapisana zawartość komórki pamięci o adresie 40) – pośrednie (MOV AX, [CX] – w rejestrze AX zostanie zapisana zawartość komórki pamięci o adresie, który znajduje się w rejestrze CX) – bazowe (MOV AX, [BP]) – indeksowe (MOV AX, [SI]) – bazowo indeksowe (MOV AX, [SI+BP]) Możemy wyróżnić następujące instrukcje procesora: – arytmetyczno – logiczne – przesłań – skoków, obsługi pętli – wywołań i powrotów z podprogramów – obsługi rejestrów segmentowych – operacje na ciągach słów – rozkazy we/wy

1.2.

P R Z Y K Ł A D Y P R O G RA M O W A N IA M I K R O PR O C E S O R A 8 0 8 6 Przykład 1 Napisać program obliczający wartość następującego wyrażenia: A*C + B*D, gdzie: A = 13

B = 43 C = -4 D = 19

Rozwiązanie Najpierw należy zamienić poszczególne wartości na liczby hexadecymalne. Liczby ujemne powinny być zapisane za pomocą kodu U2. Program nie ma charakteru ogólnego, ponieważ wielkość i ilość rejestrów została dopasowana do danych liczb. A = 0Dh

B = 2Bh

C = FCh

D = 13h

Kod programu

1: MOV 2: MOV 3: IMUL

AL,0Dh AH,0FCh AH

4: MOV

BX,AX

5: MOV 6: MOV 7: MUL

AL,2Bh AH,13h AH

ADD

AX,BX

;Umieszczamy liczbę A w rejestrze AL ;Do rejestru AH wpisujemy liczbę C ;Mnożymy (ze znakiem) zawartość rejestru AL przez ;liczbę z rejestru AH, wynik umieszczony będzie ;w rejestrze AX ;Przechowujemy wynik pierwszego mnożenia ;w rejestrze BX ;Wpisujemy liczbę B do rejestru AL ;W rejestrze AH umieszczamy liczbę D ;Mnożymy (bez znaku) zawartość rejestru AL przez ;liczbę z rejestru AH, wynik umieszczony będzie ;w rejestrze AX ;Do wyniku pierwszego mnożenia dodajemy wynik ;drugiego mnożenia. Wynik dodawania (i całego ;wyrażenia) znajdzie się w rejestrze AX

Realizacja Uruchomić program c:\emu8086. Wybrać w oknie startowym polecenie „new”, wybrać „com template”. Przepisać podany kod (od miejsca „; add your code here”. Sprawdzić czy składnia jest poprawna kompilując go. Po kompilacji zapisać przykład na własnym dysku sieciowym. Następnie uruchomić program i wykonać go w trybie krokowym obserwując poszczególne rejestry, oraz rejestr znaczników (view->flags). Podać wynik oraz jakie flagi zmieniły się w ostatnim kroku programu. Dlaczego ? Przykład 2 Napisać program obliczający sumę ośmiu kolejnych bajtów zapisanych w pamięci począwszy od adresu DS: SI czyli 0700h:0000h Rozwiązanie W programie należy zastosować instrukcję pętli (LOOP). Ma ona charakter skoku bezwarunkowego, przy czym z rozkazem tym związany jest rejestr CX pełniący funkcję licznika pętli, dekrementowanego automatycznie po każdym wykonaniu instrukcji LOOP. Suma 8 bajtów wykracza poza zakres rejestru połówkowego, wobec tego wynik musi być umieszczony w rejestrze 16-bitowym.

Kod programu

1: 2: 3: 4: 5: 6:

MOV CX,08 XOR AX,AX XOR SI,SI XOR BX,BX loop1: MOV BL,[SI]

7: ADD

AX,BX

8: INC

SI

9: LOOP

loop1:

;Ustawiamy licznik pętli na 8 ;Zerujemy rejestry AX, SI, BX (poniżej)

;Wczytujemy do rejestru BL pierwszy bajt z pamięci ;(rejestr SI wskazuje na pierwszy bajt tablicy). ;Ponieważ sumowane składniki są bajtami, musimy ;zatem pobierać pojedyncze bajty z pamięci. Stąd ;użycie rejestru BL. Gdyby użyto rejestru 16;bitowego jako miejsca przeznaczenia, wówczas ;procesor odczytałby całe słowo (dwa bajty) zamiast ;bajtu ;Wykonanie dodawania. Rejestr BH pozostaje ;wyzerowany, więc do akumulatora zawierającego ;cząstkowe wyniki dodawana jest zawartość rejestru ;BL ;Zwiększenie zawartości rejestru SI o 1, tak aby w ;kolejnym przebiegu pętli możliwy był odczyt ;kolejnego bajtu pamięci ;Wykonanie skoku do linii 5(stała loop1), automatyczna ;dekrementacja rejestru CX i sprawdzenie, czy jego ;zawartość jest większa od 0

Realizacja Przpisać kod. Otworzyć okienko RAM (view-> memory), przejść do adresu wskazywanego przez rejestr DS:SI. Krokowo wykonać program i sprawdzić jak zmieniają się rejestry procesora. Wyliczyć ręcznie sumę i porównać z uzyskanym wynikiem.

Przykład 3 Napisać program obliczający sumę dwóch wektorów 8 elementowych, zadeklarowanych w kodzie programu, współrzedne tych wektorów zostaną wyznaczone po asemblacji. Założyć, że wynik będzie 16 bitowy.

Rozwiązanie Najpierw należy zadeklarować dwa wektory wejściowe oraz wektor wynikowy. W pierwszym kroku następuje skok do właściwego kodu programu, omijając deklaracje zmiennych. Korzystająć z rejestrów pośrednich należy wczytać adresy wektorów. Do rejestru CX wczytujemy licznik pętli. Następnie wykonujemy w pętli dodawanie dwóch wektrów zaś wynik zapisujemy do 3 wektora. Kod programu

1: JMP start 2: vec1 db 1, 2, 5, 6, 9 ,11, 33, 99 3: vec2 db 11, 10, 7, 26, 99 ,1, 3, 9 4: vec3 db ?, ?, ? , ? , ? , ? , ? , ? 5: start: 6: LEA SI, vec1 7: 8: 9: 10: 11: 12:

LEA BX, vec2 LEA DI, vec3 MOV CX,8 XOR AX,AX loop1: MOV AL,[SI]

13: ADD AL,[BX] 14: 15: 16: 17: 18:

MOV [DI],AL INC SI INC BX INC DI LOOP loop1

; ;definiujemy wektory wejściowe (2 i 3) oraz wektor ;wyjściowy (4)

;etykieta start ;obliczenie efektywnego adresu wectora vec1 i ;umieszenie wartości w rejestrze SI ;adres początku wektora vec2 w rejestrze BX ;adres początku wektora vec3 w rejestrze DI ;ustawienie licznika pętli ;wyzerowanie rejestru AX ;wpisanie do rejestru AL wartośći spod adresu ;DS*16+SI ;dodanie do rejestru AL wartości spod adresu ;DS*16+BX ;przenieś wynik dodawania pod adres DS*16 + DI ;inkrementacja rejestru SI,BX,DI ; ; ;

Realizacja Przepisz kod, przetestuj jego działanie. Zadanie 1 Napisać program ustawiający wartość „1” w 6 bicie dowolnego adresu w pamięci np 0700:0100. Zadanie 2 Napisać program negujący 4 bit dowolnego adresu w pamięci np 0700:0100. LITERATURA [1]. Pr. zbiorowa, red. Stępień C.: Mikroprocesory firmy Intel, PWN, Warszawa 1992. [2]. Turbo assembler. Quick Reference Guide. Borland International 1991. [3]. Instrukcje procesorów rodziny 80x86 http://4programmers.net/Assembler/...