Lekce 8 - Assembler - Instrukce pro práci s čísly

V minulé lekci, Assembler - Datové typy a proměnné, jsme si řekli o datových typech, které se používají při programování v Assembleru, a o práci s řetězci.

V dnešní lekci se budeme věnovat instrukcím pro výpočty s celými čísly.

Aritmetické operace

Asi není nutné zmiňovat, že aritmetické instrukce pracují s hodnotou v registru nebo proměnné jako s jedním číslem. Počítají tedy podobně, jako jsme to dělali my třeba ve škole.

Všechny instrukce se dají použít v kombinaci s 8-bitovými, 16-bitovými, 32-bitovými nebo 64-bitovými registry. Ale 64-bitové registry není možné používat v 16-bitových ani v 32-bitových aplikacích.

Instrukce INC a DEC

Instrukce INC (INCrement) a DEC (DECrement) slouží k přičtení nebo k odečtení hodnoty 1 v registru, či v námi vytvořené proměnné. Instrukce mají pouze jeden operand (jsou tedy unární).

Příklad

Jako jednoduchý příklad si můžeme uvést kód:

xor ax, ax ; Vynuluj registr AX
inc ax ; Přičti k registru AX hodnotu 1

mov bx, 1 ; Přesuň hodnotu 1 do registru BX
dec bx ; Odečti z registru BX hodnotu 1

inc y ; Přičti 1 k proměnné y (kompilátor MASM)
inc word [y] ; Přičti 1 k proměnné y (kompilátor NASM)
dec i ; Odečti 1 od proměnné i (kompilátor MASM)
dec word [i] ; Odečti 1 od proměnné i (kompilátor NASM)

U kompilátoru NASM se musí před proměnnou psát její typ. Kompilátor MASM je chytřejší a typ si zjistí z definice proměnné.

Akumulační registr AX se často používá pro vstupy/výstupy a aritmetické operace.

Všimněte si vynulování registru pomocí instrukce XOR.

Instrukce ADD a SUB

Oproti instrukcím INC a DEC mají instrukce ADD (ADD) a SUB (SUBtract) dva operandy. Prvním operandem je registr nebo námi vytvořená proměnná a druhým je registr, proměnná nebo hodnota, kterou chceme přičíst, nebo kterou chceme odečíst. Není povoleno, aby oba dva operandy byly proměnné. Pokud chceme k jedné proměnné přičíst hodnotu jiné proměnné, musíme si jednu z proměnných nejdříve načíst do registru.

Příklad

Ukažme si příklad:

xor ax, ax ; Vynuluj registr AX
add ax, 5 ; Přičti k registru AX hodnotu 5

mov bx, 5 ; Přesuň hodnotu 5 do registru BX
sub bx, 5 ; Odečti z registru BX hodnotu 5

add bx,cx  ; Přičti registr CX k registru BX
add dx,m ; Přičti proměnnou m k registru DX (kompilátor MASM)
add dx,[m] ; Přičti proměnnou m k registru DX (kompilátor NASM)
add j,ax ; Přičti registr AX k proměnné j (kompilátor MASM)
add [j],ax ; Přičti registr AX k proměnné j (kompilátor NASM)
add i,5  ; Přičti 5 k proměnné i (kompilátor MASM)
add word [i],5 ; Přičti 5 k proměnné i (kompilátor NASM)

Další aritmetické instrukce (ADC, SBB, MUL, DIV, IMUL, IDIV) zatím vynecháme.

Logické operace

Nyní přejdeme k instrukcím pracujícím s čísly na úrovni jednotlivých bitů, tedy nul a jedniček, ze kterých jsou poskládaná. Použít můžeme zas registry nebo námi vytvořenou proměnnou.

Instrukce AND

Instrukce AND má dva parametry, mezi kterými provede logický součin. Výsledek se ukládá do prvního operandu.

Tabulka hodnot

Hodnoty na jednotlivých bitech se zpracují následujícím způsobem:

A	B	Y
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Jinými slovy, jednička bude na výsledném bitu jen tehdy, pokud ji měla obě čísla na těchto vstupních bitech.

Příklad

Ukažme si příklad:

mov al, 1100b ; Do registru AL přesuň hodnotu 1100b (sufix b znamená, že číslo je ve dvojkové soustavě)
mov bl, 1010b ; Do registru BL přesuň hodnotu 1010b
and al, bl ; Proveď logický součin - AL = 1000b

Instrukce OR

Instrukce pro logický součet - OR má opět dva operandy. Výsledek se ukládá do prvního operandu.

Tabulka hodnot

Níže je vidět tabulka hodnot logického součtu:

A	B	Y
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Pokud je alespoň jeden z bitů na dané pozici 1, bude ve výsledném čísle tento bit také 1.

Příklad

Zkusme si to:

mov al, 1100b ; Do registru AL přesuň hodnotu 1100b
mov bl, 1010b ; Do registru BL přesuň hodnotu 1010b
or al, bl ; Proveď logický součet - AL = 1110b

Instrukce XOR

Instrukce XOR má dva operandy, mezi kterými provede logickou non-ekvivalenci - vrátí 1 pouze tehdy, kdy každý operand nabývá unikátní hodnoty - a výsledek uloží opět do prvního operandu. Instrukci můžeme využít k vynulování registrů, jak jsme si již ukazovali výše. Registr se vynuluje, protože oba operandy mají stejnou hodnotu, a tudíž je navrácena 0.

Tabulka hodnot

Následuje tabulka logické non-ekvivalence:

A	B	Y
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Stejně jako u OR, pokud je alespoň jeden z bitů na dané pozici 1, bude ve výsledném čísle tento bit také 1. Pokud jsou ovšem oba 1, výsledek je 0.

Příklad

Instrukci si vyzkoušejme:

mov al, 1100b ; Do registru AL přesuň hodnotu 1100b
mov bl, 1010b ; Do registru BL přesuň hodnotu 1010b
xor al, bl ; Proveď logickou non-ekvivalenci - AL = 0110b
xor al, al ; Vynuluj registr AL / Proveď logickou non-ekvivalenci - AL = 0 (1 ⊕ 1)

Instrukce NEG

Jak už napovídá název, instrukce NEG (NEGation) slouží k negování (invertování hodnoty z kladné na zápornou a naopak, tedy jako znaménko -). Funguje téměř stejně jako instrukce NOT, s tím rozdílem, že po invertování všech bitů přičte jedničku (možná ji znáte pod pojmem "dvojkový doplněk").

Instrukce má jen jeden operand a tím je registr nebo námi vytvořená proměnná.

Příklad

Opět si ukažme příklad:

mov al, 00000010b ; Do registru AL přesuň hodnotu 2
neg al ; Proveď negaci - AL = -2 (00000010⌝ + 00000001 = 11111110)

Instrukce NOT

Instrukce NOT má pouze jediný operand a stejně jako instrukce NEG neguje (invertuje jednotlivé bity). Použít můžeme registr nebo námi vytvořenou proměnnou. Instrukci NOT se často říká "jedničkový doplněk".

Tabulka logické negace:

A	Y
0	1
1	0

Příklad

Zkusme si NOT:

mov al, 00000010b ; Přesuň do registru AL hodnotu 2
not al ; Proveď negaci - AL = -3 (00000010⌝ = 11111101)

Tento článek byl spíše teoretický, ale znát tyto instrukce je nezbytné při programování v Assembleru. Vývoji zdar!

V příští lekci, Assembler - Další instrukce pro práci s čísly, se naučíme násobení, dělení a také sčítání a odčítání velkých čísel.