Система команд

Методы адресации. Форматы команд. Код команды, как уже указывалось, состоит из кода операции (КО) и сведений об операндах. Операнды в команде могут быть обозначены по-разному, в зависимости от чего и говорят о разных методах адресации. Во-первых предусмотрено довольно много однобайтовых команд, в которых сам код операции несет информацию о внутренних регистрах МП, куда описаны операнды. Это так называемая регистровая адресация. При регистровой адресации часть байта КО представляет собой код регистра. Регистрам А, В, С, В, Е, Н, L при этом соответствует шестнадцатиричные одноразрядные коды 7, 0, 1, 2, 3, 4, 5.

В двухбайтовых командах второй байт может представлять собой непосредственно код операнда. Так реализуется второй метод адресации — непосредственная адресация.

Третий метод адресации — прямая адресация. В этом случае второй и третий байты трехбайтовой команды представляют собой адрес ячейки памяти, в которой находится операнд. Команды с прямой адресацией используются также при работе с устройствами ввода—вывода. Но адрес соответствующего порта ввода или вывода задается одним байтом, так что код такой команды содержит только два байта.

Четвертый метод адресации — косвенная адресация. В этом случае код команды содержит информацию о 16-разрядном регистре, содержащем адрес ячейки памяти, в которой находится операнд. При косвенной адресации часто в качестве регистровой пары, содержащей адрес, используются регистры Н, L. При этом в обозначении команды указывается несуществующий регистр М (memorу), код которого 6. Таким образом, однобайтная команда, код операции которой содержит указание на регистр М, означает, что операнд нужно взять из ячейки памяти или поместить в ячейку памяти, адрес которой записан в регистровой паре НL.

Наконец, последний метод адресации, используемой в МП - это стековая адресация. Как уже указывалось, в этом случае однобайтная команда работы со стеком не несет информации об адресе, просто используется очередная ячейка стековой памяти.

Система команд. При написании программ программисту необходимо знать её систему команд. Это означает, что программист должен помнить весь перечень команд, хорошо представлять себе те действия, которые будут выполняться микропроцессором при выполнении каждой из них.

Код операции любой команды (для однобайтовой команды — это просто код команды) в ЗУ представляется двоичным 8—разрядным числам. Например, код команды пересылки из регистра С в регистр А будет вид 0111 1001, код операции команды непосредственной записи 8-разрядного операнда в память записывается так: 0011 0110, а команда загрузки аккумулятора с непосредственной адресацией будет иметь код различных комбинаций. Почти столько же команд имеет и микропроцессор (некоторые комбинации двоичных 8—разрядных чисел не используются и поэтому команд несколько меньше, чем 256).

Естественно, что запомнить более 200 кодов команд (программирование в машинных кодах), представленных в виде двоичных 8—разрядных чисел, т.е. в виде набора единиц и нулей, почти невозможно. Поэтому каждому коду команды ставится в соответствие мнемоническое название (мнемоника) команды, которая является сокращением от английских слов, описывающих ее действие. Мнемонический код команд позволяет легче запомнить их функции и значительно упрощает написание программ (программирование на языке Ассемблер).

После мнемоники для двухбайтовых команд записывается 8—разрядный операнд, обозначаемый при описании системы команд через D8, а для трехбайтовых команд — 16-разрядный адрес или операнд, обозначаемые соответственно через АDR и D16. Через М обозначается ячейка памяти, адресуемая в соответствии с описанием команды. Так, первая из упомянутых выше команд в мнемоническом коде будет иметь вид МОV А, С (МОVЕ REGISTER), вторая - МVI М, D8 (МОVЕ ТО МЕМОRУ IМDIАТЕ), а третья - как LDА АDR (LOAD DIREKТ).

Названия регистровых пар в мнемонике команд даются в сокращенном виде с помощью первых букв их названия; так вместо ВС, DЕ и НL записываются соответственно В, D или Н. Например, команда увеличения на 1 содержимого регистровой пары НL записывается как INХ Н.

Функциональное описание команд приведено в табл…… В ней описываются действия, которые совершает микропроцессор при их выполнении. Таблица довольно компактна, так как в системе команд имеется много однотипных выполняющих одинаковые операции над операндами, хранящимися в различных регистрах. В этой же таблице показано расположение битов в регистре признаков F.

Перед дальнейшим изучением системы команд необходимо познакомится c условными обозначениями, используемыми в табл. ……

Вместо нескольких однотипных команд в таблице помешена одна обобщенная команда. В такой команде вместо обозначения конкретного регистра или регистровой пары используется обобщенное обозначение нескольких регистровых пар. Рядом, через точку с запятой, помешается условное описание действия команды. Подставляя вместо обобщенного обозначения названия конкретных, допустимых для этой команды регистров или регистровых пар, можно получить мнемонику нужной команды и описание работы. Стрелкой ¬ обозначается направление пересылки данных при выполнении команды, а через М () обозначается ячейка памяти, адресуемая по содержимому, приведенному в скобках. Это может быть содержимое одной из регистровых пар, регистра SР (указателя стека), или адрес АDR, записанный во втором и третьем байте команды с непосредственной адресацией. Для более четкого понимания действия команд, необходимо также вспомнить и способы адресации, о которых было рассказано выше.

ГРУППА КОМАНД ОДНОБАИТОВЫХ ПЕРЕСЫЛОК ДАННЫХ. Это наиболее многочисленная группа команд. С их помощью производится обмен данными регистрами и ячейками памяти.

Внутренние межрегистровые пересылки осуществляются с помощью группы команд МОV R1, R, где R1 и R — любые внутренние 8—разрядные регистры микропроцессора или их содержимое. При выполнении этой команды содержимое регистра R пересылается в регистр R1, причем в регистре R сохраняется прежнее значение данных. Например, после выполнения команды MOV С, А данные из регистра А будут переписаны в регистр С. При этом в регистре А данные не изменяются.

Таблица 1

СИСТЕМА КОМАНД МИКРОПРОЦЕССОРА КР580ИК80А

ОДНОБАЙТОВЫЕ ПЕРЕСЫЛКИ

ДВУХБАЙТОВЫЕ ПЕРЕСЫЛКИ

MOV R1,R MVI R,DB STAX YZ’ LDAX YZ’’ STA ADR LDA ADR SPHL

; R1 à R ; DB à R ; A à M(YZ) ; M(YZ) à A ; A à M(ADR) ;M(ADR) à A ; HL à SP

LXI YZ,D16 SHLD ADR LHLD ADR PUSH YZ’’ POP YZ’’ (POP’ PSW)

; D16 à YZ ; HL à M(ADR) M(MDR+1) ; M(ADR) M(MDR+1) à HL ; YZ à M(SP-1)M(SP-2), ;SP-2 à SP ;M(SP) M(SP+1) à YZ, ;SP+2 à SP

КОМАНДЫ ВВОДА И ВЫВОДА

ОБМЕН БАЙТАМИ

IN N OUT N

; (N) à A ; A à (N)

XCHG XTHL

;HL «DE ; H «M(SP+1),L «M(SP)

АРИФМЕТИЧЕСКИЕИ ЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ С ОДНИМ ОПЕРАНДОМ

CMC’’ STC’’ CMA DAA’

; C à C ; 1 à C ; A à A ;ДЕСЯТИЧН.КОРРЕКЦИЯ

INR’’’R DEC’’’R INX YZ DXC YZ

; R+1 à R ; R-1 à R ; YZ+1 à YZ ; YZ-1 à YZ

АРИФМЕТИЧЕСКИЕИ ЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ С ДВУМЯ ОПЕРАНДАМИ

8-БИТОВЫЕ ОПЕРАЦИИ ADD’ R; A+R à A ADI’ DB; A+DB à A CPI’ DB;УСТАНОВКА ПРИЗ- ADC’ R; A+R+C à A ACI’ DB; A+DB+C à A CMP R;НАКОВ В СООТВ. SUB’ R; A-D à A SUI’ DB; A-DB à A; С A-DB ИЛИ A-R SBB’ R; A-R-C à A SBI’ DB; A-DB-C à A ANA’ R; AÙR à A ANI’ DB; AÙDB à A 16-БИТОВЫЕ ОПЕРАЦИИ ORA’ R; AÚR à A DRI’ DB; AÚDB à A DAD’’YZ;HL+YZ à HL XRA’ R; AÅR à A XRI’ DB; AÅDB à A

КОМАНДЫ СДВИГА СОДЕРЖ. АККУМУЛЯТОРА

КОМАНДЫ ПЕРЕДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ

RLC’’ RAL’’ RRC’’ RAR’’

;СДВИГ ВЛЕВО ;СДВИГ ВЛЕВО ЧЕРЕЗ БИТ ПРИЗНАКА С ;СДВИГ ;СДВИГ ВПРАВО ЧЕРЕЗ БИТ ПРИЗНАКА С

PCHL JMP ADR J-CON ADR

; HL à PC ; ADR à PC ; ADR à PC

СПЕЦИАЛЬНЫЕ КОМАНДЫ

КОМАНДЫ ВЫЗОВА И ВОЗВРАТА ИЗ ПОДПРОГРАММЫ

EI DI HLP NDP

;РАЗРЕШЕНИЕ ПРЕРЫВАНИЯ ;ЗАПРЕЩЕНИЕ ПРЕРЫВАНИЯ ;ОСТАНОВ ;ХОЛОСТАЯ ОПЕРАЦИЯ

CALL ADR C-CON ADR RST X

; PC à M(SP-1) M(SP-2) ;ADR à PC ; PC à M(SP-1) M(SP-2) ;ADD à PC, ГДЕ X=0,1,....,7, ;ADD СООТВ.РАВЕН 0H,8H,10H,18H,

ФОРМАТ РЕГИСТРА F

;20H,28H,30H,38H

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 S Z O AC 0 P I C

RET R-CON

;M(SP) M(SP+2) à PC ;SP+2 à SP

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

’ ’’ ’’’ R,R1 YZ YZ’ YZ’’ SP DB (N) D16 ADR M() -CON

КОМАНДА ОКАЗЫВАЕТ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ВСЕ ПРИЗНАКИ КОМАНДА ОКАЗЫВАЕТ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПРИЗНАК С КОМАНДА ОКАЗЫВАЕТ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ВСЕ ПРИЗНАКИ,КРОМЕ ПРИЗНАКА С СОДЕРЖИМОЕ РЕГИСТРОВ A, B, C, D, E, H, L ИЛИ ЯЧЕЙКИ ПАМЯТИ M(HL) СОДЕРЖИМОЕ РЕГИСТРОВОЙ ПАРЫ BC, DE, HL ИЛИ РЕГИСТРА SP СОДЕРЖИМОЕ РЕГИСТРОВОЙ ПАРЫ BC ИЛИ DE СОДЕРЖИМОЕ РЕГИСТРОВОЙ ПАРЫ BC, DE, HL ИЛИ PSW СОДЕРЖИМОЕ УКАЗАТЕЛЯ СТЕКА ПЕРЕД ВЫПОЛНЕНИЕМ ПРОГРАММЫ 8-РАЗРЯДНЫЙ ОПЕРАНД(СОДЕРЖИМОЕ ВТОРОГО БАЙТА ДВУХБАЙТОВОЙ ПРОГРАММЫ) СОДЕРЖИМОЕ ПОРТА ВВОДА ИЛИ ВЫВОДА С НОМЕРОМ N(N=0,1,...,255) 16-РАЗРЯДНЫЙ ОПЕРАНД(СОДЕРЖИМОЕ ВТОРОГО И ТРЕТЬЕГО БАЙТА КОММАНДЫ) 16-РЗРЯДНЫЙ АДРЕС В ТРЕХБАЙТОВОЙ КОММАНДЕ СОДЕРЖИМОЕ ЯЧЕЙКИ ПАМЯТИ (АДРЕС ЯЧЕЙКИ УКАЗАН В СКОБКАХ) ЧАСТЬ МНЕМОНИКИ КОМАНДЫ, ОПРЕДЛЯЮЩАЯ УСЛОВИЕ ПЕРЕДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ, ВЫЗОВА И ВОЗВРАТАИЗ ПОДПРОГРАММЫ (-CON В МНЕМОНИКЕ ЗАМЕНЯЕТСЯ НА NZ, Z, NC, C, PO, PE, P, ИЛИ M-)

В качестве R1 и R может быть также определена ячейка памяти, адрес которой находится в регистровой паре НL. Например, по команде МОV С,М произойдет пересылка данных из ячейки памяти с адресом, записанным в регистровой паре НL во внутренний регистр С микропроцессора. Содержимое ячейки М при этом не изменится. Другой пример: по команде МОV М,Е данные из регистра Е запишутся в ячейку памяти М, адресуемую через содержимое регистровой пары НL, а данные в регистре Е останутся неизменными.

Для пересылок данных между аккумулятором и ячейками памяти в качестве адреса ячейки памяти может быть использовано также содержимое регистровых пар ВС или DЕ. Тогда для записи данных в память из аккумулятора используются однобайтовые команды SТАХ В или SТАХ D, а при обратной пересылке - LDАХ В или LDАХ В. Адрес ячейки памяти для обмена с аккумулятором можно задать также с помощью трехбайтовых команд с непосредственной адресацией. В этом случае для записи данных из аккумулятора в память служит команда SТА АDR, для обратной пересылки - LDА ADR.

С помощью двухбайтовой команды МV1 R, D8 (R - буквенное именование регистра или ячейки памяти, адресуемой по содержимому НL) можно записать операнд в любой 8—разрядный регистр микропроцессора или ячейку памяти. Операндом здесь будет содержимое второго байта команды.

Команда SРНL позволяет занести адрес из регистровой пары НL в указатель стека SР.

ГРУППА КОМАНД ДВУХБАЙТОВЫХ ПЕРЕСЫЛОК ДАННЫХ. Трехбайтовые команды LXI B, D16, LХI D,D16, LХI Н,D16 служат для непосредственной записи в соответствующие регистровые пары 16-разрядного операнда D16.

Используя команды SНLD АDR, LНLD АDR, можно организовать пересылки данных между регистровой парой НL и ячейкой памяти, посредственно адресуемой по содержимому второго и третьего байта команды. Остальные команды этой группы осуществляют пересылки с адресацией по указателю стека SР. С помощью команд РUSН В, РUSН D и РUSН Н содержимое регистровых пар ВС, DЕ и НL засылается в стек. По команде РUSН РSW в стек засылаются данные из аккумулятора и регистра признаков. Команды РОР В, РОР D, РОР Н служат для пересылки 16-разрядного слова из ячеек памяти, адресуемых указателем стека SР в соответствующую пару регистров. Командой РОР РSW данные из стека пересылаются в аккумулятор и регистр признаков F. Таким образом, команда РОР РSW может изменять все биты регистра признаков F.

ГРУППА КОМАНД ВВОДА-ВЫВОДА. Микропроцессор имеет всего две команды для ввода-вывода данных.

С помощью команды IN N можно переписать байт данных в регистр А микропроцессора из одного из 256 портов ввода. Номер порта N определяется вторым байтом команды.

Аналогично по команде вывода ОUТ N байт данных из регистра А будет переписан в любой из 256 портов вывода, адресуемых вторым байтом команды.

ГРУППА КОМАНД ОБМЕНА. В этой группе также всего две команды:

XCHG - команда для обмена содержимым между регистровыми парами НL и DE. HTHL — команда для обмена содержимым между регистровой парой НL и ячейками памяти, адресуемых по указателю стека SР.

ГРУППА КОМАНД АРИФМЕТИЧЕСКИХ И ЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ С ОДНИМ ОПЕРАНДОМ. С помощью команды СМС можно изменить значение бита признака переноса на противоположное, т.е. инвертировать признак переноса. Команда SТС позволяет установить значение признака переноса в 1. Значение всех битов в регистре А можно инвертировать, применив команду СМА.

Команда DАА предназначена для выполнения двоично—десятичного сложения.

Очень часто при написании программ используются команды INR R, DEC R, INX YZ, DCX YZ, служат для увеличения или уменьшения значения содержимого регистра, ячейки памяти или регистровой пары на единицу. Многие команды этой группы воздействуют на различные биты регистра признаков F (см. табл. ……..).

ГРУППА КОМАНД АРИФМЕТИЧЕСКИХ И ЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИИ С ДВУМЯ ОПЕРАНДАМИ. Перед началом выполнения любой команды из этой группы один из операндов должен быть помещен в регистр А, а другой операнд (если команда однобайтовая) в один из 8-разрядных внутренних регистров микропроцессора или ячейку памяти, адресуемую содержимым регистровой пары НL. В двухбайтовой команде значение второго операнда непосредственно подается во втором байте команды. Результат выполнения команды помещается в регистр А.

Команды АDD R или АDI D8 позволяют сложить два операнда. Сложение двух операндов со значением бита переноса С происходит по команде АDС R или АСI D8. Вычитание из аккумулятора второго операнда и учёт значения бита заема С производится соответственно командами SUВ R, SUI D8, SВВ R или SВI D8.

Операции поразрядного логического умножения (операция И, обозначается знаком L) содержимого аккумулятора со вторым операндом происходит при выполнении команды АNА R или АNI D8. При этом результатом выполнения команды является 8—разрядное двоичное число, отдельные разряды которого равны 1 только тогда, когда соответствующие разряды у обоих операндов равны также 1.

При выполнении поразрядного логического сложения (операция ИЛИ, обозначается знаком V) с помощью команд ОRА R или ОRА D8 образуется двоичное число, отдельные разряды которого равны 1 в случае, когда соответствующие разряды какого-либо одного или обоих операндов так же равны 1.

Результатом выполнения операции ИСКЛЮЧАЮЩЕГО ИЛИ (обозначается знаком =1) командами ХRА R или ХRI D8 является байт, отдельные разряды которого равны 1 только тогда, когда соответствующие разряды операндов имеют противоположные значения.

Рассмотрим пример различных логических операций над двумя операндами.

После выполнения рассмотренных команд логической обработки двух операндов значения признаков С и АС регистра признаков F всегда равны О.

Команды СМР R или СРI D8 позволяют сравнивать два операнда. Сравнение происходит вычитанием из первого операнда, хранящегося в аккумуляторе, второго. Если в результате операции вычитания окажется, что операнды равны, то признак нуля z устанавливается в 1, если же значение операнда, хранимого в аккумуляторе, меньше значения второго операнда, то устанавливается в 1 признак переноса С.

Если в системе команд микропроцессора команды DАD B, DАD D, DAD Н, DAD SР, позволяющие сложить два 16-разрядных числа. Одно из этих чисел должно быть записано в регистровую пару НL, а другое — в регистровую пару ВС, DE, НL или SР. Результат сложения помешается в пару HL.

ГРУППА КОМАНД СДВИГОВ СОДЕРЖИМОГО АККУМУЛЯТОРА. В операциях сдвига участвуют бит переноса С регистра признаков F. Под воздействием каждой из этих команд происходит сдвиг содержимого аккумулятора только на один разряд. Если необходимо сдвинуть содержимое аккумулятора на большое число разрядов, то команду сдвига необходимо повторить требуемое число раз.

ГРУППА КОМАНД ПЕРЕДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ И РАБОТЫ С ПОДПРОГРАММАМИ. Эти команды играют особую роль в организации выполнения программ. Пока в программе не встречаются команды этой группы, счетчик команд РС постоянно увеличивает свое значение, и микропроцессор выполняет команду за командой в порядке их расположения в памяти.

Порядок выполнения программы может быть изменен, если занести в регистр счетчика команд микропроцессора код адреса, отличающийся от адреса очередной команды. Это вызовет передачу управления работой микропроцессора другой части программы. Такая передача управления (или переход в программе) может быть выполнена с помощью трехбайтовой команды безусловного перехода — JР АDR. Как только такая команда встретится в программе, в регистр счетчика команд РС микропроцессора запишется величина АDR. Таким образом, следующей командой, которую будет выполнять микропроцессор вслед за командой JР АDR, будет команда, код операции которой записан в ячейке с адресом, равным значению АDR.

Безусловную передачу управления можно произвести также по команде PCHL, в результате выполнения которой произойдет передача управления по адресу, хранящемуся в регистровой паре НL.

Кроме команды безусловного перехода микропроцессор имеет восемь трехбайтовых команд условного перехода. При появлении команды условного перехода передача управления по адресу, указанному в команде, происходит только в случае выполнения определенного условия. Если условие не удовлетворяется, то выполняется команда, непосредственно следующая за командой условного перехода.

Условия, с которыми оперируют команды условной передачи управления, определяются состоянием битов (разрядов) регистра признаков F:

Эти условия проверяются соответствующими командами условного перехода: JNZ ADR, JZ ADR, JNS ADR, JC ADR, JPO ADR, JPE ADR, JP ADR, JM ADR.

При написании программ обычно можно выделить одинаковые последовательности команд; часто встречающиеся в разных частях программы. Для того чтобы многократно не переписывать такие последовательности команд, их объединяют в так называемые подпрограммы. В любой части основной программы программист может поставить трехбайтовую команду безусловного вызова подпрограммы САLL ADR, во втором и третьем байте которой указывается адрес вызываемой подпрограммы. Выполнение команды CALL ADR начинается с побайтовой засылки в стек адреса следующей после этой команды ячейки памяти. Этот адрес называется адресом возврата из подпрограммы. Он необходим для того, чтобы по окончании выполнения подпрограммы вернуться к продолжению выполнения основной программы.

После записи в стек адреса возврата из подпрограммы в счетчик команд РС микропроцессора загружается величина ADR, т.е. адрес первой команды вызываемой подпрограммы. Таким образом, управление из основной программы передается на вызываемую подпрограмму.

Выполнение подпрограммы всегда заканчивается командой возврата из подпрограммы, например, однобайтовой командой безусловного возврата из подпрограммы RЕТ. При этом содержимое стека, т.е. адрес возврата из подпрограммы пересылается из стека в регистр РС микропроцессора и управление вновь передается основной программе.

Кроме трехбайтовой команды безусловного вызова подпрограммы CALL ADR, в системе команд микропроцессора имеется восемь однобайтовых команд RST 0- RST 7 вызова подпрограмм, расположенных по фиксированному адресу. Появление в основной программе любой из этих команд вызывает запись в стек адреса возврата из подпрограммы и передачи управления на соответствующую ячейку памяти, где расположена первая команда подпрограммы. В табл. ……дано соответствие между командами RST 0- RST 7 и шеснадцатеричными адресами ячеек памяти, куда передается управление при их выполнении.