Лабораторная работа №3 Программирование ветвлений и циклов 1

2 ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Таблица 1

Мнемокоды команд условного перехода

Буква мнемокода	Условие	Тип операндов
Е	равно	любые
N	Не равно	любые
G	больше	Числа со знаком
L	меньше	Числа со знаком
А	Выше, в смысле “больше”	Числа без знака
В	ниже, в смысле “меньше”	Числа без знака

Решение о том, куда будет передано управление командой условного перехода, принимается на основании условия. Источниками таких условий могут быть:

• 
  любая команда, изменяющая состояние арифметических флагов (ниже эти флаги будут перечислены);
  
• 
  команда сравнения CMP.
  

Эта команда осуществляет вычитание (операнд1 - операнд2) или (приемник – источник), однако результат никуда не записывается, а только устанавливает флаги в соответствие с таблицей 2 [5].

Таблица 2

Значения флагов, устанавливаемые командой CMP

- “H” означает, что ‘не имеет значения” или иначе, на этот флаг операция не влияет;

- 0/1 означает, что флаг устанавливается или в 1 или в 0 в зависимости от значений операндов (отрицательные или положительные или разнознаковые операнды сравниваются).

Приведем еще одну таблицу 3 [1], в которой отражается действие команд условного перехода по значениям анализируемых этими командами флагов. В этой таблице через слеш ‘/’ перечисляются идентичные команды, действие которых совершенно одинаково, и применение конкретной из них зависит от пристрастий программиста. Наличие идентичных команд объясняется тем фактом, что если число_1 >число_2, то можно с уверенностью утверждать, что число_1 не (меньше или равно) число_2.

Таблица 3

Логика команд условного перехода

JMP [модификатор] адрес_перехода.

В системе команд микропроцессора существуют несколько кодов машинных команд безусловного перехода. Их различия определяются дальностью перехода и способом задания целевого адреса. Дальность перехода определяется местоположением операнда адрес_перехода. Этот адрес может находиться в текущем сегменте кода или в некотором другом сегменте. В первом случае переход называется внутрисегментным или близким, а во втором случае – межсегментным или дальним.

Внутрисегментный переход предполагает, что изменяется только содержимое регистра IP. Можно выделить три варианта внутрисегментного перехода: прямой короткий, прямой, косвенный.

Прямой короткий внутрисегментный переход применяется, когда расстояние от команды JMP до адреса перехода не более чем 127 байтов выше или ниже. В этом случае транслятор языка формирует машинную команду безусловного перехода длиной 2 байта: первый байт – код операции, второй байт – смещение. В коде операции заложена информация о том, что второй байт интерпретируется как смещение. Здесь нужно отметить одну особенность транслятора ассемблера – он является однопроходным, иными словами, машинный код программы получается за один просмотр команд от начала программы до ее окончания. В связи с этим обстоятельством, если безусловный переход должен происходить на адрес до команды JMP, то транслятор может легко вычислить смещение. Если же переход короткий, но на метку после команды JMP, то транслятору нужно подсказать, что он должен сформировать команду безусловного короткого перехода. С этой целью в команде JMP используется модификатор SHORT PTR (полностью - SHORT POINTER или короткий указатель):

JMP SHORT PTR M1

. . . . . . не более 35-40 команд

M1:

LEA BX, M1

JMP BX

. . . . . .

Или

ADDR DW M1

. . . . . . . .

CSEG SEGMENT PARA PUBLIC ‘CODE’

ASSUME CS:CSEG, DS:DSEG, SS:STACK

. . . . . .

JMP ADDR.

В командах косвенного перехода рекомендуется применять модификатор NEAR, т.к. при косвенном переходе не всегда транслятору удается определить, находится адрес перехода в текущем сегменте кода или нет.

Команда прямого межсегментного перехода имеет длину 5 байт, из которых 2 байта составляет смещение адреса перехода, а другие 2 байта – значение сегментной составляющей (CS) того кодового сегмента, где находится адрес перехода. Например:

SEG1 SEGMENT PARA PUBLIC ‘CODE’

ASSUME CS:SEG1, DS:DSEG1, SS:STACK

. . . . . .. .

JMP FAR PTR M2

. . . . . ..

M1 LABEL FAR

. . . . . . ..

SEG1 ENDS

SEG2 SEGMENT PARA PUBLIC ‘CODE’

ASSUME CS:SEG2, DS:DSEG2, SS:STACK

. . . . . . .. .

M2 LABEL FAR

JMP M1.

DSEG SEGMENT PARA PUBLIC ‘DATA’

ADDR DD M1

. . . . . . . .

CSEG SEGMENT PARA PUBLIC ‘CODE’

ASSUME CS:CSEG, DS:DSEG, SS:STACK

. . . . . .

JMP ADDR

CS1 SEGMENT PARA PUBLIC ‘CODE’

ASSUME CS:CS1, DS:DS1, SS:ST1

M1 LABEL FAR

MOV AX, BX

. . . .. ..

CS1 ENDS.

Одним из вариантов рассматриваемого перехода является косвенный регистровый межсегментный переход. Адрес перехода в этом варианте указывается в регистре, что удобно при программировании динамических переходов, когда конкретный адрес перехода определяется в процессе выполнения программы и помещается в регистр:

DSEG SEGMENT PARA PUBLIC ‘DATA’

ADDR DD M1

. . . . . . . .

CSEG SEGMENT PARA PUBLIC ‘CODE’

ASSUME CS:CSEG, DS:DSEG, SS:STACK

. . . . . .

LEA BX, ADDR

JMP DWORD PTR [BX]

. . . . . .

CSEG ENDS

CS1 SEGMENT PARA PUBLIC ‘CODE’

ASSUME CS:CS1, DS:DS1, SS:ST1

M1 LABEL FAR

MOV AX, BX

. . . . . . . .

CS1 ENDS.

В двойное слово ADDR помещается смещение адреса и начала сегмента кода, включающего метку M1, в нашем случае, начало сегмента CS1.

Т.о. модификаторы SHORT PTR, NEAR PTR и WORD PTR применяют при организации внутрисегментных переходов, а FAR PTR и DWORD PTR – при межсегментных переходах.

INC операнд ,

DEC операнд.

Такую программную конструкцию как цикл можно реализовать, используя в программе операции инкремента, декремента, условного и безусловного переходов. Но, учитывая важность такого алгоритмического элемента, как цикл, разработчики ассемблера предусмотрели специальные команды цикла, например:

LOOP метка_перехода.

Команда означает ’повторить цикл’. Выполнение команды заключается в следующем:

• 
  вычитании 1 из регистра СХ;
  
• 
  сравнении регистра СХ с нулем;
  
• 
  если СХ=0, то управление передается на следующую после LOOP команду, иначе осуществляется передача управления на метку_перехода.
  

LOOPE/LOOPZ метка_перехода,

которые означают “повторить цикл, пока СХ<>0 или ZF=0”. Обе команды совершенно идентичны, поэтому использовать можно любую из них. Отличаются эти команды от предыдущей команды анализом окончания цикла:

• 
  если СХ>0 и ZF=1, управление передается на метку_перехода, иначе если СХ=0 или ZF=0, то выполняется следующая после команды LOOPE/LOOPZ команда.
  

LOOPNE/LOOPNZ метка_перехода,

которые означают, “повторить цикл, пока СХ<>0 или ZF=1”. Как и в предыдущем случае обе команды совершенно идентичны. В них анализ окончания цикла выполняется по следующему правилу:

• 
  если СХ>0 и ZF=0, управление передается на метку перехода, иначе если СХ=0 или ZF=1, то выполняется следующая после команды LOOPNE/LOOPNZ операция.
  

Недостаток всех команд цикла в том, что они реализуют только короткие переходы. Для работы с длинными циклами используются комбинации команд условного перехода и безусловного перехода.

Приведем пример использования вышеописанных команд в контексте подсчета количества нулевых, положительных и отрицательных элементов вектора (одномерного массива), состоящего из однобайтовых чисел.

Описания переменных в сегменте данных могут быть следующими:

Mas db -1, 0, 3,-8,0,9,-6,1,2,-5 ; заданный вектор

Len_mas =$-mas ;количество элементов в векторе

Sch_0 db 0 ;счетчик нулевых элементов вектора

Sch_pol db 0 ;счетчик положительных элементов вектора

Sch_otr db 0 ;счетчик отрицательных элементов вектора.

Фрагмент сегмента кода для подсчета элементов может быть следующим:

Mov cx, len_mas ;инициализация счетчика цикла

Xor si,si ;инициализация индексного регистра

Cycl: cmp mas[si],0 ;сравниваем элемент вектора с 0

Jz zero ;нуль-элементы считаем в блоке zero

Jg pol ;элементы>0 считаем в блоке pol

Inc Sch_otr ;увеличиваем счетчик элементов <0

Jmp kon_cycl

Zero: Inc Sch_0 ;увеличиваем счетчик нулевых элементов

Jmp kon_cycl

pol: Inc Sch_pol ;увеличиваем счетчик элементов >0

kon_cycl: inc si ;переходим к следующему элементу вектора

loop cycl ;завершаем цикл.

2. Написать программы в соответствии с заданным преподавателем вариантом.

3. Оттранслировать программы в объектный код.

4. Провести отладку программ и проверить получаемые результаты.

• 
  титульный лист;
  
• 
  описание цели работы;
  
• 
  описание задания на лабораторную работу;
  
• 
  словесные пояснения к алгоритму решения задачи и схему программы;
  
• 
  листинги программ;
  
• 
  результаты выполнения программ;
  
• 
  выводы.
  

2. Определить, сколько цифровых и нецифровых символов присутствует в заданной символьной строке.

3. Определить, сколько символов кириллицы и латиницы присутствует в заданной символьной строке.

4. Определить, сколько знаков отношения (<,>,=) присутствует в заданной символьной строке.

5. Преобразовать заданную символьную строку, изменив прописные буквы латиницы на их порядковые номера в алфавите.

Примечание к кодированию заданий 1-5: при написании алгоритмов преобразований необходимо использовать таблицу кодов ASCII, которая приводится в приложении 3.

6. Подсчитать количество положительных и отрицательных элементов в заданном векторе и определить, каких элементов в векторе больше

а) элементы вектора однобайтовые;

б) элементы вектора двухбайтовые.

7. Подсчитать количество нулевых и ненулевых элементов в заданном векторе и определить, каких элементов в векторе больше

а) элементы вектора однобайтовые;

б) элементы вектора двухбайтовые.

8. Подсчитать количество неотрицательных элементов в заданном двумерном массиве

а) элементы массива однобайтовые;

б) элементы массива двухбайтовые.

9. Подсчитать количество неположительных элементов в заданном двумерном массиве

а) элементы массива однобайтовые;

б) элементы массива двухбайтовые.

10. Подсчитать количество положительных и отрицательных элементов в заданном двумерном массиве и определить, каких элементов в нем больше

а) элементы массива однобайтовые;

б) элементы массива двухбайтовые.

2. Какие флаги анализируют команды безусловного перехода?

3. 
   Как формируется машинный код команды безусловного перехода ассемблера?
   

5. Как различить в командах прямой и косвенный переходы?

6. Какие действия выполняют команды цикла в ассемблере?

7. Какую команду необходимо предусмотреть перед меткой перехода для цикла?