微機(jī)原理的課件第6章 微型計(jì)算機(jī)的程序設(shè)計(jì)

1、第6章 微型計(jì)算機(jī)的程序設(shè)計(jì)主要內(nèi)容程序設(shè)計(jì)步驟簡(jiǎn)單程序(順序結(jié)構(gòu))分支程序(分支結(jié)構(gòu))循環(huán)程序(循環(huán)結(jié)構(gòu))子程序6.1 程序設(shè)計(jì)步驟匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)步驟： (1)分析問(wèn)題：已知條件、要解決的問(wèn)題、功能/性能要求等。 (2)建立數(shù)學(xué)模型：把問(wèn)題數(shù)學(xué)化、公式化，便于計(jì)算機(jī)處理。 (3)確定算法：簡(jiǎn)單、速度快、精度高、代碼量小、編程容易。 (4)繪制程序流程圖：用箭頭、框圖、菱形圖等表示程序結(jié)構(gòu)。 (5)內(nèi)存空間分配：為程序或數(shù)據(jù)分配內(nèi)存空間。 (6)編制程序與靜態(tài)檢查：程序結(jié)構(gòu)層次簡(jiǎn)單、清楚、易懂。 (7)程序調(diào)試：利用調(diào)試軟件DEBUG進(jìn)行調(diào)試。匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn)： (1)算法要分解至指令

2、級(jí)；高級(jí)語(yǔ)言為語(yǔ)句級(jí)。 (2)要詳細(xì)考慮內(nèi)存空間分配問(wèn)題：任何一個(gè)變量、一條指令都要明確其存儲(chǔ)位置。6.2 簡(jiǎn)單程序(順序結(jié)構(gòu))特點(diǎn)：順序執(zhí)行每條指令，執(zhí)行過(guò)程中不發(fā)生跳轉(zhuǎn)?！纠?.1】用數(shù)據(jù)運(yùn)算指令，對(duì)兩個(gè)16位數(shù)做加法運(yùn)算。這兩個(gè)數(shù)從地址10050H開(kāi)始連續(xù)存放，低位在小地址一端，結(jié)果放在這兩個(gè)數(shù)之后。內(nèi)存地址內(nèi)容10050H被加數(shù)低8位10051H被加數(shù)高8位10052H加數(shù)低8位10053H加數(shù)高8位10054H和數(shù)低8位10055H和數(shù)高8位例6.1的程序：MOVAX，1000HMOVDS，AX ； DS1000HMOVSI，50H ； 被加數(shù)指針SI50HMOVDI，52H ； 加

3、數(shù)指針DI52HMOVBX，54H ； 和的指針BX54HCLC ; 清CFXORAX，AX ； 清AXMOVAX，SI ； 取一個(gè)字到AXADCAX，DI ； AXAX+DI+CFMOVBX，AX ； 存一個(gè)字到BXHLT ； 暫停問(wèn)題：該程序能否簡(jiǎn)化？如何簡(jiǎn)化？簡(jiǎn)化的程序：MOVAX，1000HMOVDS，AX ； DS1000HMOVAX，50H ； 取被加數(shù)到AXADDAX，52H ； AX被加數(shù)+加數(shù)MOV54H，AX ； 存和數(shù)到54HHLT ； 暫停例題6.2：P139自學(xué)6.3 分支程序分支程序是利用條件轉(zhuǎn)移指令實(shí)現(xiàn)程序執(zhí)行次序改變的一種程序結(jié)構(gòu)形式，即當(dāng)程序執(zhí)行到某一指令后，

4、根據(jù)某個(gè)條件是否滿足，分別執(zhí)行不同的指令序列。一般來(lái)說(shuō)，分支程序經(jīng)常是先用比較指令或數(shù)據(jù)操作及位檢測(cè)指令等來(lái)改變標(biāo)志寄存器各個(gè)標(biāo)志位。然后用條件轉(zhuǎn)移指令進(jìn)行分支。分支程序執(zhí)行完后可以立即結(jié)束，也可以轉(zhuǎn)到公共點(diǎn)結(jié)束，如下圖所示。分支程序可以再分支。程序框圖：在繪制程序流程圖時(shí)，需用菱形判斷框,表示判定條件。在繪制好流程圖編寫(xiě)助記符程序時(shí)，建議先按上下流程線寫(xiě),寫(xiě)完上下流程線上的各框環(huán)節(jié)后，再寫(xiě)分支部分里的框框。分支程序結(jié)構(gòu)流程圖(注意：判斷出口處應(yīng)注明Y/N) 【例6.3】求AX累加器和BX寄存器中兩個(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)之差的絕對(duì)值，結(jié)果放在內(nèi)存(2800H)單元中。 問(wèn)題：右邊程序流程圖是否有錯(cuò)誤？如何

5、改正？例6.3的程序： MOV CX,AX ; CXAX SUBAX，BX ；AXAX-BX JC AA ；CF轉(zhuǎn)AA去執(zhí)行(即AXBX時(shí)轉(zhuǎn)移) MOV2800H，AX ；結(jié)果送到2800H和2801H單元 HLT ；暫停AA: SUB BX，CX ；BXBX-CX MOV2800H，BX ；結(jié)果送到2800H和2801H單元 HLT ；暫停問(wèn)題：是否還有其它方法實(shí)現(xiàn)上述功能？6.4 循環(huán)程序循環(huán)程序是強(qiáng)制CPU重復(fù)執(zhí)行某一指令序列(程序段)的一種程序結(jié)構(gòu)形式。循環(huán)結(jié)構(gòu)程序縮短了程序的長(zhǎng)度、減少了占用的內(nèi)存空間。循環(huán)程序并不簡(jiǎn)化程序執(zhí)行過(guò)程，相反，由于增加了一些循環(huán)控制等環(huán)節(jié)，總的程序執(zhí)行語(yǔ)句

6、和時(shí)間會(huì)有所增加。循環(huán)程序一般由4部分組成：初始化、循環(huán)體、循環(huán)控制和循環(huán)結(jié)束處理。循環(huán)程序分為單循環(huán)和多重循環(huán)，兩重以上循環(huán)稱為多重循環(huán)。內(nèi)外循環(huán)不能交叉。循環(huán)程序各部分的內(nèi)容：(1)初始化建立循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)器，設(shè)定變量和存放數(shù)據(jù)的內(nèi)存地址指針(常用間址方式)的初值等。(2)循環(huán)體實(shí)現(xiàn)程序的功能、被重復(fù)執(zhí)行的指令序列。(3)循環(huán)控制修改變量和地址指針，為下一次循環(huán)做準(zhǔn)備；修改循環(huán)計(jì)數(shù)器或者判斷循環(huán)條件是否滿足，滿足則繼續(xù)循環(huán)，否則結(jié)束循環(huán)。(4)結(jié)束處理它主要用來(lái)分析和存放程序的結(jié)果。循環(huán)控制方式有多種，如計(jì)數(shù)控制、條件控制等。計(jì)數(shù)控制事先已知循環(huán)次數(shù)，每次循環(huán)加或減計(jì)數(shù)，通過(guò)對(duì)循環(huán)次數(shù)的判定

7、來(lái)達(dá)到控制循環(huán)的目的；條件控制事先不知循環(huán)次數(shù)，通過(guò)判定某種條件的真假來(lái)達(dá)到控制循環(huán)的目的。不管哪一種控制循環(huán)方式，最終都是要達(dá)到控制循環(huán)的目的。若考慮不周，會(huì)造成死循環(huán)，對(duì)這一點(diǎn)要注意。循環(huán)可以用跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)，如JMP,JZ等；也可以用專用循環(huán)控制語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)，如LOOP、LOOPE/LOOPZ、LOOPNE/LOOPNZ【例6.5】求兩個(gè)多字節(jié)數(shù)之和。這兩個(gè)數(shù)在10050H地址開(kāi)始的內(nèi)存單元中，連續(xù)存放，低位在小地址一端，結(jié)果放在這兩個(gè)數(shù)之后。設(shè)這兩個(gè)多字節(jié)數(shù)均為8個(gè)字節(jié)長(zhǎng)。S=A+BBAa0a1a2a3a4a5a6a7b0b1b2b3b4b5b6b7s0s1s2s3s4s5s6s7cf1cf

8、2cf3+編制的程序START：MOVAX，1000H MOVDS，AX ； DS1000H MOVSI，50H ； 第一個(gè)數(shù)指針SI50H MOVDI，58H ； 第二個(gè)數(shù)指針DI58H MOVBX，60H ； 結(jié)果指針BX60H MOVCX，4 ； 循環(huán)次數(shù)CX4 CLC ； 清進(jìn)位CF0AA： MOVAX，SI ； 取一個(gè)字到AX ADCAX，DI ； AXAX+DI+CF MOVBX，AX ； 存一個(gè)字到BXPUSHF ； 保護(hù)進(jìn)位CFADDSI，2 ； 修改第一個(gè)數(shù)的地址指針SISI+2ADDDI，2 ； 修改第二個(gè)數(shù)的地址指針DIDI+2ADDBX，2 ； 修改結(jié)果指針BXBX+2

9、POPF ； 恢復(fù)標(biāo)志寄存器LOOPAA ； CXCX-1，若CX0轉(zhuǎn)AAHLT ； CX0，暫停6.5 子程序從功能上來(lái)講，子程序是主程序的一個(gè)組成部分。為了實(shí)現(xiàn)程序的結(jié)構(gòu)化、模塊化，提高程序的可重用性，通常將主程序中具有公用性、重復(fù)性、功能相對(duì)獨(dú)立和完整的一個(gè)程序段，單獨(dú)設(shè)計(jì)成一個(gè)程序模塊，供主程序調(diào)用，該程序模塊就稱為子程序。子程序可以嵌套。子程序調(diào)用與返回子程序調(diào)用與返回由CALL和RET指令實(shí)現(xiàn)。子程序調(diào)用方式有近程(段內(nèi))調(diào)用、遠(yuǎn)程(段間)調(diào)用、直接調(diào)用(指令中直接給出調(diào)用地址)和間接調(diào)用(用寄存器或內(nèi)存單元給出調(diào)用地址)。子程序調(diào)用實(shí)際是程序的轉(zhuǎn)移，但與轉(zhuǎn)移指令有所不同：子程序調(diào)

10、用指令CALL執(zhí)行時(shí)要保存返回地址、將其壓入堆棧，每個(gè)子程序都有RET指令負(fù)責(zé)把壓入棧區(qū)的返回地址彈出送IP或CSIP(段間返回)，實(shí)現(xiàn)子程序返回。轉(zhuǎn)移指令不考慮返回問(wèn)題。CALL F1；將下條指令的地址壓入堆棧 RET；將堆棧中的地址彈出到CS:IP中子程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用應(yīng)注意的問(wèn)題(1) 現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)與恢復(fù): 轉(zhuǎn)子程序前，CPU有關(guān)寄存器和內(nèi)存有關(guān)單元是父程序的工作現(xiàn)場(chǎng)，在調(diào)用子程序前要設(shè)法保護(hù)這個(gè)現(xiàn)場(chǎng)。保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的方式很多，多數(shù)情況是在調(diào)用子程序后由子程序前部操作完成現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，再由子程序后部操作完成現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)?，F(xiàn)場(chǎng)信息可以壓入棧區(qū)或傳送到不被占用的存儲(chǔ)單元，也可以避開(kāi)這些有用的寄存器或存儲(chǔ)單元，達(dá)到

11、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的目的。恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)是保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的逆操作。當(dāng)用棧區(qū)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，還應(yīng)注意恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)的順序不能搞錯(cuò)，否則不能正確地恢復(fù)父程序的現(xiàn)場(chǎng)。(2) 參數(shù)傳遞： 指主程序與子程序之間相關(guān)信息或數(shù)據(jù)的傳遞。參數(shù)傳遞方式有寄存器傳遞、用內(nèi)存單元傳遞或用棧區(qū)傳遞。傳遞參數(shù)需要父程序與子程序默契配合，否則會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤結(jié)果。(3) 子程序說(shuō)明： 由于子程序有共享性，可被其它程序調(diào)用，因此，每個(gè)子程序應(yīng)有必要的使用注釋，它包括： 子程序名； 功能、技術(shù)指標(biāo)(如執(zhí)行時(shí)間等)； 占用寄存器和存儲(chǔ)單元； 入口、出口參數(shù)； 嵌套哪些子程序【例6.8】找出一個(gè)數(shù)據(jù)塊中的最大數(shù)。其中，數(shù)據(jù)塊的長(zhǎng)度1，并且放在內(nèi)存(2001H)單元中

12、，而數(shù)據(jù)塊本身是從(2002H)單元開(kāi)始存放的，最后，把找出的最大值放到(2000H)單元中。假設(shè)這個(gè)數(shù)據(jù)塊中的數(shù)都是無(wú)符號(hào)的8位數(shù)。(1) 分析題目：已知數(shù)據(jù)塊及其長(zhǎng)度的存儲(chǔ)地址、結(jié)果的存放地址、數(shù)據(jù)的類型，求數(shù)據(jù)塊中的最大數(shù)。(2) 確定算法：采用循環(huán)比較法。首先，我們用00值放在AL累加器中作為最大值；然后，用數(shù)據(jù)塊的第1個(gè)數(shù)和AL中的數(shù)做比較，如果比00大，則用這個(gè)數(shù)取代00，放入AL中；接著取出第2個(gè)數(shù)與AL中的數(shù)做比較，如果比它大，取而代之，否則不取代，如此往復(fù)，直至最后一個(gè)數(shù)。這樣，最后AL累加器中必定存放著最大的數(shù)。這就是尋找最大值的方法，而數(shù)據(jù)塊的總長(zhǎng)度(數(shù)的個(gè)數(shù))就是循環(huán)次

13、數(shù)。(3) 繪制程序流程圖：(4) 編制的程序如下(未作為子程序時(shí))：MOVSI，2001H ； 指針指向放數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度的單元MOVCL，SI ； 取出來(lái)作為循環(huán)次數(shù)INCSI ； 指針指向第一個(gè)數(shù)MOVAL，00 ； 設(shè)置最大值00MOVCH，00 ； 初始化,為什么？LP：CLC ； 清除進(jìn)位位，有必要嗎？CMPAL，SI ； 取出數(shù)與最大值比較JCBB ； AL中數(shù)小，轉(zhuǎn)到取代處JMPAA ； AL中數(shù)大，跳過(guò)去BB：MOVAL，SI ； 把大數(shù)放到AL中保存AA：INCSI ； 指針下移LOOPLP ； 次數(shù)減1，判循環(huán)結(jié)束否 MOV2000H，AL； 把最大值放到指定單元保存 HLT(

14、5) 把這段程序改為子程序形式，程序清單如下：MAX PROC PUSHFPUSHAXPUSHCXPUSHSI上面程序段POPSIPOPCXPOPAXPOPFRET MAX ENDP在編寫(xiě)實(shí)際子程序時(shí)要注意下列問(wèn)題：(1)入口信息。例如在例6.8中，要比較的一系列數(shù)，必須先存放在以2002H開(kāi)始的內(nèi)存單元中，而數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)要放在2001H單元中。(2)出口信息。例如在例6.8中，尋得的最大值放在2000H單元中。(3)現(xiàn)場(chǎng)的保護(hù)和恢復(fù)。先仔細(xì)觀察子程序中到底用了哪些寄存器，然后在子程序的開(kāi)始處保護(hù)這些寄存器，在子程序結(jié)束以前恢復(fù)這些寄存器。(4)子程序的最后一條指令一定是RET指令。課后思考題1、在2000H單元處有連續(xù)兩個(gè)字節(jié)，將(2000H)的高4位與(2001H)的低4位組成一個(gè)字節(jié)放在(2002H),將(2000H)的低4位與(2001H)的高