Команды сдвига и циклического сдвига

 

В процессорах i86 имеется множество способов, с помощью которых можно сдвигать биты регистра или переменной в памяти влево или вправо [38]. Простейшим из них является логический сдвиг.

Инструкция SHL (сдвиг влево, синоним - SAL) перемещает каждый бит операнда-приемника на один разряд влево, по направлению к старшему биту. Например, значение 10010110b (96h или 150 в десятичном представлении), записанное в AL, сдвигается влево с помощью инструкции SHL AL,1. В результате получается значение 00101100b (24Ch или 44 в десятичном виде), которое записывается обратно в регистр AL. Флаг переноса устанавливается в значение 1.

Самый старший бит вовсе сдвигается из операнда и попадает во флаг переноса, а в наименее значащий бит заносится 0.

Для чего используется сдвиг влево? Чаще всего это делается для выполнения с помощью операции SHL умножения на степень числа 2, так как каждая инструкция SHL умножает операнд на 2. Например, с помощью следующих инструкций DX умножается на 16:

 

shl dx,1; DX * 2

shl dx,1; DX * 4

shl dx,1; DX * 8

shl dx,1; DX * 16

 

Умножение с помощью сдвига выполняется гораздо быстрее, чем с помощью операции MUL.

Как вы могли заметить, в предыдущем примере в инструкции SHL используется второй операнд - значение 1. Этот операнд указывает, что содержимое DX нужно сдвинуть на 1 бит. К сожалению, процессор 8086 не поддерживает использования в качестве константы сдвига других, отличных от 1 постоянных значений - 2, 3 и т.д. Однако, в качестве счетчика сдвигов допускается использование регистра CL.

Например, инструкции:

mov cl,4

shl dx,cl;умножают содержимое регистра DX на 16 (как и в предыдущем примере).

Если есть сдвиг влево, то логично было бы предположить, что существует также сдвиг вправо, и это так. Фактически, имеется даже две операции сдвига вправо. Инструкция SHR (сдвиг вправо) очень похожа на инструкцию SHL. Она выполняет сдвиг разрядов операнда вправо на 1 или CL бит, затем сдвигает наименее значащий бит во флаг переноса и помещает 0 в самый значащий бит. Инструкция SHR дает быстрый способ выполнения беззнакового деления на степень числа 2.

Инструкция SAR (арифметический сдвиг вправо) аналогична инструкции SHR, только при ее выполнении старший бит операнда сдвигается вправо в следующий бит, а затем копируется обратно. Так значение 10010110b (96h или -106 в десятичном представлении со знаком), записанное в регистре AL, сдвигается вправо с помощью инструкции SAR AL,1. В результате получается значение 11001011b (0CBh или -53 в десятичном представлении со знаком), которое записывается обратно в регистр AL. Флаг переноса устанавливается в значение 0.

Таким образом, при выполнении данной инструкции сохраняется знак операнда, поэтому инструкцию SAR полезно использовать для выполнения деления со знаком на степень числа 2. Например, в результате выполнения инструкций:

mov bx,-4

sar bx,1;в регистре BX будет записано значение -2.

 

В наборе инструкций процессора i86 имеется также четыре инструкции циклического сдвига: ROR, ROL, RCR и RCL. Инструкция ROR аналогична инструкции SHR, но при ее выполнении наименее значащий бит сдвигается в наиболее значащий бит, а также во флаг переноса. Например, значение 10010110b (96h или 159 в десятичном представлении), записанное в регистре AL, циклически сдвигается вправо с помощью инструкции ROR AL,1. В результате получается значение 01001011b (04Bh или 75 в десятичном представлении), которое записывается обратно в регистр AL.

Операция ROL имеет действие, обратное действию операции ROR. Операнд также сдвигается циклически, но сдвиг выполняется влево. При этом наиболее значащий бит сдвигается в наименее значащий. Инструкции ROR и ROL полезно использовать для переупорядочивания бит в байте или в слове. Например, в результате выполнения инструкций:

mov si,49F1h

mov cl,4

ror si,cl;в регистр SI будет записано значение 149Fh: биты 3-0 переместятся в биты 15-12, биты 7-4 - в биты 3-0 и т.д.

Инструкции RCR и RCL работают несколько по-другому. Инструкция RCR аналогично инструкции сдвига вправо, при этом наиболее значащий бит сдвигается из флага переноса. Значение 10010110b (96h или 159 в десятичном представлении), записанное в регистре AL, циклически сдвигается вправо через флаг переноса, начальное значение которого равно 1, с помощью инструкции RCR AL,1. В результате получается значение 11001011b (0CBh или 203 в десятичном представлении), которое записывается обратно в регистр AL. Флаг переноса устанавливается в значение 0.

Инструкция RCL аналогично, соответственно, левому сдвигу. При выполнении этой инструкции наименее значащий бит сдвигается из флага переноса. Инструкции RCR и RCL полезно использовать для сдвига операнда, состоящего из нескольких слов. Например, следующие инструкции выполняют умножение значения в DX:AX, размером в двойное слово, на 4:

shl ax,1; бит 15 регистра AX сдвигается во флаг переноса

rcl dx,1; флаг переноса сдвигается в бит 0 регистра DX

shl ax,1; бит 15 регистра AX сдвигается во флаг переноса

rcl dx,1; флаг переноса сдвигается в бит 0 регистра DX

Инструкции циклического сдвига, аналогично инструкциям сдвига, могут сдвигать операнд на 1 бит или на число бит, заданных регистром CL.

Команды ввода - вывода

До сих пор обсуждали перемещение данных между константами, регистрами и адресным пространством процессора i86. Однако, в процессоре i86 имеется также второе, независимое адресное пространство, которое называется пространством адресов ввода-вывода [38]. В общем случае в качестве каналов управления и обмена данными таких устройств, как дисководы, дисплейные адаптеры, принтеры и клавиатура, могут использоваться 65536 адресов ввода-вывода или портов.

Большинство инструкций процессора i86, включая инструкцию MOV, имеют доступ только к операндам в пространстве адресов памяти. Обращаться к портам ввода-вывода могут только две инструкции - IN и OUT.

Инструкция IN копирует содержимое из указанного порта ввода-вывода в регистр AL или AX. Адрес порта ввода-вывода, указываемый в качестве источника, можно выбрать одним из двух способов.

Если адрес порта меньше 256 (100h), то можно указать его в инструкции, например:

In al,41h