Разработка виртуальных лабораторных работ средствами эмулятора Emu8086

КОМАНДЫ ЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ

Цель работы: ознакомиться с работой команд логических операций: and, or, xor, test, not и реализацией их работы на практике.

Краткие теоретические сведения.

Логические операции являются важным элементом в проектировании микросхем и имеют много общего в логике программирования. Команды AND, OR, XOR и TEST - являются командами логических операций. Эти команды используются для сброса и установки бит и для арифметических операций в коде ASCII. Все эти команды обрабатывают один байт или одно слово в регистре или в памяти, и устанавливают флаги CF, OF, PF, SF, ZF.

Команда AND.

Команда AND (Логическое И) осуществляет логическое (побитовое) умножение первого операнда на второй. Исходное значение первого операнда (приемника) теряется, замещаясь результатом умножения. В качестве первого операнда команды and можно указывать регистр (кроме сегментного) или ячейку памяти, в качестве второго - регистр (кроме сегментного), ячейку памяти или непосредственное значение, однако не допускается определять оба операнда одновременно как ячейки памяти. Операнды могут быть байтами или словами. Команда воздействует на флаги SF, ZF и PF.

Правила побитового умножения:

Пример 1

mov AX,0FFEh

and AX,5555h; AX=0554h

Пример 2

mov ax,00101001b

add ax,11110111b ; ax=00100001b

Команда OR

Команда OR (Логическое ВКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ) выполняет операцию логического (побитового) сложения двух операндов. Результат замещает первый операнд (приемник); второй операнд (источник) не изменяется. В качестве первого операнда можно указывать регистр (кроме сегментного) или ячейку памяти, в качестве второго - регистр (кроме сегментного), ячейку памяти или непосредственное значение, однако не допускается определять оба операнда одновременно как ячейки памяти. Операнды команды OR могут быть байтами или словами. Команда воздействует на флаги OF, SF, ZF, PF и CF, при этом флаги CF и OF всегда сбрасываются в 0.

Правила побитового сложения:

Пример 1

mov AX,000Fh

mov BX,00F0h

or AX,BX; AX=00FFh, BX=00F0h

Пример 2

mov AX,00101001b

mov BX,11110111b

or AX,BX ; mov dx,11111111b

Пример 3

mov AX,000Fh

or AX,8001h ; AX=800Fh

Команда XOR.

Команда ХОR (Логическое ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ) выполняет операцию логического (побитового) ИСКЛЮЧАЮЩЕГО ИЛИ над своими двумя операндами. Результат операции замещает первый операнд; второй операнд не изменяется. Каждый бит результата устанавливается в 1, если соответствующие биты операндов различны, и сбрасывается в 0, если соответствующие биты операндов совпадают.

В качестве первого операнда команды ХОR можно указывать регистр (кроме сегментного) или ячейку памяти, в качестве второго - регистр (кроме сегментного), ячейку памяти или непосредственное значение, однако не допускается определять оба операнда одновременно как ячейки памяти. Операнды могут быть байтами или словами. Команда воздействует на флаги OF, SF, ZF, PF и CF, причем флаги OF и CF всегда сбрасываются, а остальные флаги устанавливаются в зависимости от результата.

Правила побитового исключающего или:

Пример 1

mov AX,0Fh

хог AX,0FFFFh; AX=FFF0h

Пример 2

mov AX,00101001b

mov BX,11110111b

xor ax,bx; 11011110b

Пример 3

mov SI,0AAAAh

mov BX,5555h

xor SI,BX ; SI=FFFFh,BX=5555h

Пример 4

хог ВХ, ВХ ; Обнуление ВХ

Команда TEST.

Команда TEST (Логическое сравнение) выполняет операцию логического умножения И над двумя операндами и, в зависимости от результата, устанавливает флаги SF, ZF и PF. Флаги OF и CF сбрасываются, a AF имеет неопределенное значение. Состояние флагов можно затем проанализировать командами условных переходов. Команда TEST не изменяет ни один из операндов.

В качестве первого операнда команды TEST можно указывать регистр (кроме сегментного) или ячейку памяти, в качестве второго - регистр (кроме сегментного), ячейку памяти или непосредственное значение, однако не допускается определять оба операнда одновременно как ячейки памяти. Операнды могут быть байтами или словами и представлять числа со знаком или без знака.

Правила побитового умножения:

Флаг SF устанавливается в 1, если в результате выполнения команды образовалось число с установленным знаковым битом.

Флаг ZF устанавливается в 1, если в результате выполнения команды образовалось число, состоящее из одних двоичных нулей.

Флаг PF устанавливается в 1, если в результате выполнения команды образовалось число с четным количеством двоичных единиц в его битах.

Пример 1

test AX,1

jne label2: ; Переход, если бит 0 в АХ установлен

je label1: ; Переход, если бит 0 в АХ сброшен

Пример №1.4.1.1

Данный пример сравнивает два значения (строка (6)), если одно из двух значений равно нулю тогда переходим на метку label1 (строка (10)) далее выполняются команды, следующие после этой метки, в случае если одно из двух значений равно нулю тогда переходим на метку label2

Пример 2

test SI,8

jne bityes ; Переход, если бит 3 в SI установлен

je bitno ; Переход, если бит 0 в АХ сброшен

Пример 3

test DX,0FFFFh

jz null ; Переход, если DX=0

jnz smth; Переход, если DX не 0

Команда NOT.

Команда NOT (NOT Инверсия, дополнение до 1, логическое отрицание) выполняет инверсию битов указанного операнда, заменяя 0 на 1 и наоборот. В качестве операнда можно указывать регистр (кроме сегментного) или ячейку памяти размером как в байт, так и в слово. Не допускается использовать в качестве операнда непосредственное значение. Команда не воздействует на флаги процессора.

Правила побитовой инверсии:

Пример 1

mov AX,0FFFFh

not AX; AX=0000h

Пример 2

mov SI,5551h

not SI; SI=AAAEh

Характерные примеры работы команд логических операций.

Для следующих несвязанных примеров, предположим, что:

AL содержит 1100 0101

BH содержит 0101 1100:

1. AND AL,BH; Устанавливает в AL 0100 0100

2. OR BH,AL; Устанавливает в BH 1101 1101

3. XOR AL,AL; Устанавливает в AL 0000 0000

4. AND AL,00; Устанавливает в AL 0000 0000

5. AND AL,0FH; Устанавливает в AL 0000 0101

6. OR CL,CL; Устанавливает флаги SF и ZF

Примеры 3 и 4 демонстрируют способ очистки регистра.

В примере 5 обнуляются левые четыре бита регистра AL.

Можно применить команду OR для следующих целей:

1. OR CX,CX; Проверка CX на нуль

JZ; Переход, если нуль

2. OR CX,CX; Проверка знака в CX

JS; Переход, если отрицательно

3. Задание для выполнения.

Запустить эмулятор EMU8086.

Пользуясь правилами оформления ассемблерных программ, наберите код примера №1.4.1.1, запустите код на выполнение.

Проанализируйте работу кода примера №1.4.1.1

С помощью справки эмулятора EMU8086 выясните работу команд (jne, je, js, jz)

Получите задание у преподавателя (один из четырех вариантов (команды (and, or, xor, test, not))) и, пользуясь правилами оформления ассемблерных программ, напишите три программы характеризующие (показывающие) работу их с числами (двоичной, десятеричной, шестнадцатеричной систем счисления) согласно перечислению приведенных примеров.

Результаты работы продемонстрируйте преподавателю.

4. Контрольные вопросы

4.1 Назначение команд логических операций?

4.2 Команда and основное назначение?

4.3 Команда or основное назначение?

4.4 Команда xor основное назначение?

4.5 Команда test основное назначение?

4.6 Команда not основное назначение?

4.7 Альтернативная работа команд (test, xor, and)?

4.8 Допустим что будит

4.9 В чем заключается работа связки команд jne, je?

4.10 В чем заключается работа связки команд js, jz?

4.11 Что произойдет, если в примере №1.4.1.1 мы изменим строку (8) на следующую (jne label1)?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

ОЗНАКОМЛЕНИЕ С РАБОТОЙ ЦИКЛОВ

Цель работы: ознакомиться со структурой и реализацией циклов в программе.

Краткие теоретические сведения.

Циклы, позволяющие выполнить некоторый участок программы многократно, в любом языке являются одной из наиболее употребительных конструкций. В системе команд МП 86 циклы реализуются, главным образом, с помощью команды loop (петля), хотя имеются и другие способы организации циклов. В большинстве случаях число шагов в цикле определяется содержимым регистра СХ, поэтому максимальное число шагов составляет 64 К.

Организация циклических переходов, как на языках высокого уровня, так и на языке assembler представляет собой замечательное средство, позволяющее значительно снизить код исполняемой программы.

В общем виде любой цикл записывается в ассемблере как условный переход.

Организация цикла с помощью команды LOOP (Первый способ).

Команда loop (анг. петля) выполняет декремент содержимого регистра СХ (счетчик), и если оно не равно 0, осуществляет переход на указанную метку вперед или назад в том же программном сегменте в диапазоне - 128... + 127 байт. Обычно метка помещается перед первым предложением тела цикла, а команда loop является последней командой цикла. Содержимое регистра СХ рассматривается как целое число без знака, поэтому максимальное число повторений группы включенных в цикл команд составляет 65536 (если перед входом в цикл СХ=0). Команда не воздействует на флаги процессора.

Простейший пример организации циклического перехода (со счетчиком в регистре cx) на языке Assembler:

В строке (5) загружаем в CX количество повторов (отсчет будет идти от 10 до 0). В строке (6) создаем метку (Label - метка). Далее (строки (7) - (9)) выводим сообщение. И в строке (10) оператор loop уменьшает на единицу CX и, если он не равен нулю, переходит на метку Label1 (строка (6)). Таким образом, строка будет выведена на экран десять раз. Когда программа перейдет на строку (11), регистр CX будет равен нулю.

Организация цикла с помощью команды JMP (Второй способ).

Команда jmp передает управление в указанную точку того же или другого программного сегмента. Адрес возврата не сохраняется. Команда не воздействует на флаги процессора.

Команда jmp имеет пять разновидностей:

переход прямой короткий (в пределах - 128... + 127 байтов);

переход прямой ближний (в пределах текущего программного сегмента);

переход прямой дальний (в другой программный сегмент);

переход косвенный ближний;

переход косвенный дальний.

Все разновидности переходов имеют одну и ту же мнемонику jmp, хотя и различающиеся коды операций. Во многих случаях транслятор может определить вид перехода по контексту, в тех же случаях, когда это невозможно, следует использовать атрибутные операторы (short - прямой короткий переход; near ptr - прямой ближний переход; far ptr - прямой дальний переход; word ptr - косвенный ближний переход; dword ptr - косвенный дальний переход).

В результате работы программы будет зациклен блок строк (6) - (10) (Вывод строки PRIVET многочисленное количество раз) Строки (10) - (11).

Организация цикла с помощью команд DEC и JNZ (Третий способ).

С помощь этих операторов можно создавать циклы, которые будут работать быстрее оператора Loop. Комбинированная работа команд DEC и JNZ уменьшает содержимое регистра CX на 1 и выполняет переход на метку, если в CX не равен нулю.

Команда DEC, кроме того, устанавливает флаг нуля во флаговом регистре в состояние 0 или 1. Команда JNZ затем проверяет эту установку.

Аналогично командам JMP и LOOP операнд в команде JNZ содержит значение расстояния между концом команды JNZ и адресом перехода (Label1), которое прибавляется к командному указателю. Это расстояние должно быть в пределах от - 128 до +127 байт.

Следующий пример будет работать так же, как и Пример №1.1, только быстрее.

2. Программа для практики.

Напишем программу, выводящую на экран все ASCII-символы (16 строк по 16 символов в строке).

Здесь с помощью команды LOOP оформляется цикл, выполняющийся 256 раз (значение регистра СХ в начале цикла). Регистр DL содержит код символа, который равен нулю в начале цикла и увеличивается каждый раз на 1 командой INC DL. Если значение DL сразу после увеличения на 1 кратно 16, оно временно сохраняется в стеке и на экран выводятся символы CR и LF, выполняющие переход на начало новой строки. Проверка выполняется командой TEST DL,0Fh - результат операции AND над DL и 0Fh будет нулем, только если младшие четыре бита DL равны нулю, что и соответствует кратности шестнадцати.

3. Содержание отчета.

3.1 Титульный лист.

3.2 Индивидуальный вариант задания.

3.3 Тестовые наборы данных и предполагаемые результаты.

3.4 Текст программы до отладки.

3.5 Список ошибок, обнаруженных при отладке.

3.6. Результаты выполнения тестов.

3.7. Распечатка листинга компиляции отлаженной программы с указанием работы каждой строки.

4. Задание для выполнения.

4.1 Выполните все примеры, что содержатся в описании данной лабораторной работы.

4.2 Проанализируйте работу программы примера для практики.

4.3 Изучить условия организации циклических переходов на языке Ассемблера.

4.4 Напишите программу, выводящую на экран слово "!!!!!!!!!! Hello!!!!!!!!!!" используя команды циклических переходов (3 варианта).

4.5 Получите задание у преподавателя (один из пяти вариантов табл. №1) и, пользуясь правилами оформления ассемблерных программ, создайте программу, выводящую на экран слово, D число раз.

4.6 Программу ассемблируйте в файл типа *.com или *. exe (на выбор);

5. Контрольные вопросы

5.1 Организация цикла с помощью команды loop?

5.2 Значимость регистра cx?

5.3 Максимальное число повторений команд цикла определяемого регистром сх?

5.4 Организация цикла с помощью команды jmp?

5.5. Разновидности команды jmp?

5.6. Организация цикла с помощью команд dec и jnz?

Табл. №1

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9

СПОСОБЫ И МЕТОДЫ ВЫВОДА ЧИСЕЛ

Цель работы: Освоить методы вывода чисел в двоичном, шестнадцатеричном и десятичном коде.

1. Вывод двоичного кода числа, записанного в регистр DH.

Методика выполнения.

Нужно последовательно проанализировать биты числа. В данной работе ограничимся байтом, который будем хранить в DH. Если бит нулевой (сброшен), то нужно вывести '0', если установлен, то '1'.

Алгоритм решения задачи:

проанализировать значение одного бита;

вывести значение бита;

перейти к следующему биту. И так 8 раз (БАЙТ!) - ЦИКЛ

Анализ бита: При анализе значения программисты обычно используют команду TEST, но в данной лабораторной работе мы будет использовать следующую команду SHL

Команда SHL осуществляет сдвиг влево всех битов операнда. Старший бит операнда поступает в флаг CF. Если команда записана в формате

SHL операнд, 1

сдвиг осуществляется на 1 бит. В младший бит операнда загружается 0. Если команда записана в формате

SHL операнд,CL

сдвиг осуществляется на число битов, указанное в регистре-счетчике CL, при этом в процессе последовательных сдвигов старшие биты операнда, пройдя через флаг CF, теряются, а младшие заполняются нулями

В качестве операнда команды SHL можно указывать любой регистр (кроме сегментного) или ячейку памяти размером, как в байт, так и в слово. Не допускается использовать в качестве операнда непосредственное значение.

Каждый сдвиг влево эквивалентен умножению знакового числа на 2, поэтому команду SHL удобно использовать для возведения операнда в степень 2.

Команда воздействует на флаги OF, SF, ZF, PF и CF.

Прореагировать на значение флага можно с помощью команды

JNC <метка>

Осуществляется переход на метку, если флаг CF равен нулю, иначе выполняется команда, непосредственно идущая после команды.

Пример №1.1

Замечание: в описанном способе анализа значение исходного числа теряется. Иначе следует использовать команду ROL, но 8 раз для байта.

2. Вывод значения байта в шестнадцатеричной системе счисления

2.1 Методика выполнения.

Алгоритм решения задачи:

Допустим, что байт, значение которого нужно вывести, находится в регистре DH, и имеется таблица символов "0123456789ABCDEF". Байт состоит из двух шестнадцатеричных цифр. С учетом этого задачу можно решить так: нужно вывести на экран два символа из этой таблицы. Сначала - символ с номером, равным старшему полубайту числа, а потом с номером, равным младшему полубайту.

Для решения задачи нужно решить две небольшие проблемы:

Записать в AL символ с нужным номером. Воспользуемся регистровым косвенным режимом адресации со смещением. Для этого значение каждого полубайта следует записывать в BX;

Записать в BX значение полубайта.

Простейший способ решения задачи.

Пример №2.1

3. Вывод значения байта в десятеричной системе счисления

3.1 Методика выполнения

Пример 1

КОМАНДЫ, ОБСЛУЖИВАЮЩИЕ РАБОТУ С КЛАВИАТУРОЙ

Цель работы: Освоить команды считывания данных и управления клавиатурой. Изучить способы работы с процедурами.

1. Средства BIOS

Так же как и для вывода на экран, BIOS предоставляет больше возможностей по сравнению с DOS для считывания данных и управления клавиатурой. Например, функциями DOS нельзя определить нажатие комбинаций клавиш типа Ctrl-Alt-Enter или нажатие двух клавиш Shift одновременно, DOS не может определить момент отпускания нажатой клавиши, и наконец, в DOS нет аналога функции С ungetch (), помещающей символ в буфер клавиатуры, как если бы его ввел пользователь. Все это можно осуществить, используя различные функции прерывания 16h и операции с байтами состояния клавиатуры.