Читать онлайн «Информатика и информационные технологии: конспект лекций». Страница 27

1. xadd назначение, источник – обмен местами и сложение.

Команда позволяет выполнить последовательно два действия:

1) обменять значения назначение и источник;

2) поместить на место операнда назначение сумму: назначение = назначение + источник.

2. neg операнд – отрицание с дополнением до двух.

Команда выполняет инвертирование значения операнд. Физически команда выполняет одно действие:

операнд = 0 – операнд, т. е. вычитает операнд из нуля.

Команду neg операнд можно применять:

1) для смены знака;

2) для выполнения вычитания из константы.

В данном разделе мы рассмотрим особенности каждого из четырех основных арифметических действий для упакованных и неупакованных двоично-десятичных чисел.

Справедливо может возникнуть вопрос: а зачем нужны BCD-числа? Ответ может быть следующим: BCD-числа нужны в деловых приложениях, т. е. там, где числа должны быть большими и точными. Как мы уже убедились на примере двоичных чисел, операции с такими числами довольно проблематичны для языка ассемблера. К недостаткам использования двоичных чисел можно отнести следующие:

1) значения величин в формате слова и двойного слова имеют ограниченный диапазон. Если программа предназначена для работы в области финансов, то ограничение суммы в рублях величиной 65 536 (для слова) или даже 4 294 967 296 (для двойного слова) будет существенно сужать сферу ее применения;

2) наличие ошибок округления. Представляете себе программу, работающую где-нибудь в банке, которая не учитывает величину остатка при действиях с целыми двоичными числами и оперирует при этом миллиардами? Не хотелось бы быть автором такой программы. Применение чисел с плавающей точкой не спасет – там существует та же проблема округления;

3) представление большого объема результатов в символьном виде (ASCII-коде). Деловые программы не просто выполняют вычисления; одной из целей их использования является оперативная выдача информации пользователю. Для этого, естественно, информация должна быть представлена в символьном виде. Перевод чисел из двоичного кода в ASCII-код требует определенных вычислительных затрат. Число с плавающей точкой еще труднее перевести в символьный вид. А вот если посмотреть на шестнадцатеричное представление неупакованной десятичной цифры и на соответствующий ей символ в таблице ASCII, то видно, что они отличаются на величину 30h. Таким образом, преобразование в символьный вид и обратно получается намного проще и быстрее.

Наверное вы уже убедились в важности овладения хотя бы основами действий с десятичными числами. Далее рассмотрим особенности выполнения основных арифметических операций с десятичными числами. Отметим сразу тот факт, что отдельных команд сложения, вычитания, умножения и деления BCD-чисел нет. Сделано это по вполне понятным причинам: размерность таких чисел может быть сколь угодно большой. Складывать и вычитать можно двоично-десятичные числа, как в упакованном формате, так и в неупакованном, а вот делить и умножать можно только неупакованные BCD-числа. Почему это так, будет видно из дальнейшего обсуждения.

Сложение неупакованных BCD-чисел

Рассмотрим два случая сложения.

Пример

Результат сложения не больше 9

6 = 0000 0110

+

3 = 0000 0011

=

9 = 0000 1001

Переноса из младшей тетрады в старшую нет. Результат правильный.

Пример

Результат сложения больше 9:

06 = 0000 0110

+

07 = 0000 0111

=

13 = 0000 1101

Мы получили уже не BCD-число. Результат неправильный. Правильный результат в неупакованном BCD-формате должен быть таким: 0000 0001 0000 0011 в двоичном представлении (или 13 в десятичном).

Проанализировав данную проблему при сложении BCD-чисел (и подобные проблемы при выполнении других арифметических действий) и возможные пути ее решения, разработчики системы команд микропроцессора решили не вводить специальные команды для работы с BCD-числами, а ввести несколько корректировочных команд.

Назначение этих команд – в корректировке результата работы обычных арифметических команд для случаев, когда операнды в них являются BCD-числами.

В случае вычитания в примере 10 видно, что полученный результат нужно корректировать. Для коррекции операции сложения двух однозначных неупакованных BCD-чисел в системе команд микропроцессора существует специальная команда – ааа (ASCII Adjust for Addition) – коррекция результата сложения для представления в символьном виде.

Эта команда не имеет операндов. Она работает неявно только с регистром al и анализирует значение его младшей тетрады:

1) если это значение меньше 9, то флаг cf сбрасывается в О и осуществляется переход к следующей команде;

2) если это значение больше 9, то выполняются следующие действия:

а) к содержимому младшей тетрады al (но не к содержимому всего регистра!) прибавляется 6, тем самым значение десятичного результата корректируется в правильную сторону;

б) флаг cf устанавливается в 1, тем самым фиксируется перенос в старший разряд, для того чтобы его можно было учесть в последующих действиях.

Так, в примере 10, предполагая, что значение суммы 0000 1101 находится в al, после команды ааа в регистре будет 1101 + 0110 = 0011, т. е. двоичное 0000 0011 или десятичное 3, а флаг cf установится в 1, т. е. перенос запомнился в микропроцессоре. Далее программисту нужно будет использовать команду сложения adc, которая учтет перенос из предыдущего разряда.

Вычитание неупакованных BCD-чисел

Ситуация здесь вполне аналогична сложению. Рассмотрим те же случаи.

Пример

Результат вычитания не больше 9:

6 = 0000 0110

-

3 = 0000 0011

=

3 = 0000 0011

Как видим, заема из старшей тетрады нет. Результат верный и корректировки не требует.

Пример

Результат вычитания больше 9:

6 = 0000 0110

-

7 = 0000 0111

=

-1 = 1111 1111

Вычитание проводится по правилам двоичной арифметики. Поэтому результат не является BCD-числом.

Правильный результат в неупакованном BCD-формате должен быть 9 (0000 1001 в двоичной системе счисления). При этом предполагается заем из старшего разряда, как при обычной команде вычитания, т. е. в случае с BCD числами фактически должно быть выполнено вычитание 16 – 7. Таким образом, видно: как и в случае сложения, результат вычитания нужно корректировать. Для этого существует специальная команда – aas (ASCII Adjust for Substraction) – коррекция результата вычитания для представления в символьном виде.

Команда aas также не имеет операндов и работает с регистром al, анализируя его младшую тетраду следующим образом:

1) если ее значение меньше 9, то флаг cf сбрасывается в 0 и управление передается следующей команде;

2) если значение тетрады в al больше 9, то команда aas выполняет следующие действия:

а) из содержимого младшей тетрады регистра al (заметьте – не из содержимого всего регистра) вычитает 6;

б) обнуляет старшую тетраду регистра al;

в) устанавливает флаг cf в 1, тем самым фиксируя воображаемый заем из старшего разряда.

Понятно, что команда aas применяется вместе с основными командами вычитания sub и sbb. При этом команду sub есть смысл использовать только один раз, при вычитании самых младших цифр операндов, далее должна применяться команда sbb, которая будет учитывать возможный заем из старшего разряда.

Умножение неупакованных BCD-чисел

На примере сложения и вычитания неупакованных чисел стало понятно, что стандартных алгоритмов для выполнения этих действий над BCD-числами нет и программист должен сам, исходя из требований к своей программе, реализовать эти операции.

Реализация двух оставшихся операций – умножения и деления – еще более сложна. В системе команд микропроцессора присутствуют только средства для производства умножения и деления одноразрядных неупакованных BCD-чисел.

Для того чтобы умножать числа произвольной размерности, нужно реализовать процесс умножения самостоятельно, взяв за основу некоторый алгоритм умножения, например «в столбик».

Для того чтобы перемножить два одноразрядных BCD-числа, необходимо:

1) поместить один из сомножителей в регистр AL (как того требует команда mul);

2) поместить второй операнд в регистр или память, отведя байт;

3) перемножить сомножители командой mul (результат, как и положено, будет в ах);

4) результат, конечно, получится в двоичном коде, поэтому его нужно скорректировать.

Для коррекции результата после умножения применяется специальная команда – aam (ASCII Adjust for Multiplication) – коррекция результата умножения для представления в символьном виде.

Она не имеет операндов и работает с регистром АХ следующим образом:

1) делит al на 10;

2) результат деления записывается так: частное в al, остаток в ah. В результате после выполнения команды aam в регистрах AL и ah находятся правильные двоично-десятичные цифры произведения двух цифр.