Etienne Tremblay

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Etienne Tremblay

• Ordinateurs, Structure et Applications

GIF-16116
Cours 8, Registres, Mémoire et Instructions
Arithmétiques/Logiques du 8086
Université Laval, Hiver 2007
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Registres et drapeaux
Tiré du didacticiel de EMU8086
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Les registres

• AX Registre accumulateur 16 bits ( composé de
  deux registres 8 bits, AH et AL).
• BX Registre d'adresses de base 16 bits (composé
  de deux registres 8 bits, BH et BL).
• CX Registre compteur 16 bits (composé de deux
  registres 8 bits, CH et CL).
• DX Registre de données 16 bits (composé de deux
  registres 8 bits, DH et DL).
• SI Registre d'index source 16 bits.
• DI Registre d'index destination 16 bits.
• BP Registre pointeur de base 16 bits.
• SP Registre pointeur de pile 16 bits.
• IP Instruction pointeur 16 bits.

Tiré du didacticiel de EMU8086
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Les drapeaux

• Carry Flag (CF) Ce flag est à 1 lorsquil y a
  une retenue.
• Zero Flag (ZF) - Ce flag est à 1 lorsque le
  résultat est zéro.
• Sign Flag (SF) - Ce flag est à 1 lorsque le
  résultat est négatif.
• Overflow Flag (OF) - Ce flag est à 1 lorsqu'un
  débordement a lieu.
• Parity Flag (PF) - Ce flag est à 1 lorsque le
  résultat est un nombre pair de bits. Même si le
  résultat est un Word (mot), uniquement les 8 bits
  de poids faible sont analysés !
• Auxiliary Flag (AF) - Ce flag est à 1 lorsqu'un
  débordement non signé a lieu sur les 4 bits de
  poids faible.
• Interrupt enable Flag (IF) - Lorsque ce flag est
  à 1, le processeur réagit aux interruptions des
  dispositifs externes.
• Direction Flag (DF) - Ce flag est utilisé par
  quelques instructions pour traiter les chaînes de
  données, Lorsque ce drapeau est placé à 0, la
  chaîne est traitée octet par octet en
  incrémentant, lorsque ce drapeau est placé à 1,
  la chaîne est traitée octet par octet en
  décrémentant.

Les drapeaux sont tous contenus dans un unique
registre de status.
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Mémoire et registres segments (1)

• Le 8086 a 20 lignes dadresses et peut donc
  accéder à une mémoire de 220 adresses, soit 1Mo
  ou FFFFh.
• Chaque case de mémoire contient 1 byte.
• Comme les registres nont que 16 bits, un
  registre seul ne peut quaccéder à 64Ko de
  mémoire.
• Les registres segments permettent daccéder à
  toutes les adresses de la mémoire.
• Il y a 4 segments un segment de code (le
  programme), 2 segments de données (les variables)
  et 1 segment pour la pile (voir plus loin).
• La convention Little Endian est utilisée pour
  stocker des mots de 2 bytes

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Mémoire et registres segments (2)

• Les 4 registres segments sont CS (Code Seg.), DS
  (Data Seg.), ES (Extra Data Seg.) et SS (Stack
  Seg.).
• Les registres de segment ont 16 bits. Leur valeur
  multipliées par 16 (équivaut à ajouter un 0 en
  hex) donne la première adresse dun segment.
• Le segment de code contient le programme, ceux de
  data, les données, et celui de Stack, la pile. Il
  est cependant possible dutiliser les registres
  de segments à dautres fins (déconseillé).
• Les segments peuvent être superposés (overlap).
• À moins de modifier les registres segments à
  lintérieur même dun programme, la taille
  maximum dun programme est 464k 256k. Un
  programme où tous les registres segments ont la
  même valeur fait 64k (.com).

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Les registres segments et associations

• Chaque registre segment doit être associé à un ou
  plusieurs registres afin de former une adresse
  physique réelle. La table suivante donne ces
  associations

• Une adresse physique est exprimée sous la forme
  aaaabbbb en hexadécimal où aaaa est le segment
  et bbbb est loffset (ou adresse virtuelle!?!).
  La valeur de ladresse physique sur 20 bits est
  aaaa0hbbbb ou encore aaaa16bbbb.
• Supposons par exemple que CS vaille 1111h et que
  IP vaille AAAAh. Alors, ladresse de
  linstruction de programme pointée par IP (celle
  qui sera exécutée) est 11110 0AAAAh 1BBBAh.
• Pour les instructions affectant la pile (PUSH,
  POP, CALL, RET, etc.), SSSP est utilisé. SSBP
  est ladresse de base de la pile.
• DSBX est utilisé avec linstruction MOV (qui
  équivaut à une affectation) pour chercher des
  données en mémoire.
• DSSI et ESSI sont habituellement utilisés pour
  travailler sur des tableaux ou des chaînes de
  caractères.

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Les modes dadressage (MOV)

• Un mode dadressage est une instruction offerte
  par un microprocesseur afin de transférer de
  linformation dun emplacement mémoire à un autre
  emplacement. Cest une opération daffectation
  souvent représentée en assembleur par
  linstruction MOV.
• Pour le 8086, linstruction MOV dst,src signifie
  mettre le contenu de src (la source) dans dst (la
  destination). On dit que dst et src quils sont
  des opérandes.
• Src et dst peuvent être certains registres, des
  adresses (variables) ou des constantes (immédiate
  en anglais, dst ne peut pas être une constante!).
• Le 8086 supporte des transferts de bytes ou de
  mots (1 word 2 bytes) dans certains cas. Src et
  dst doivent toujours avoir la même taille.

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Les modes dadressage (2)

• MOV REG, mémoire Direct addressing mode, base
  adressing mode, etc.
• MOV mémoire, REG
• MOV REG, REG Register Mode
• MOV mémoire, immédiate
• MOV REG, immédiate Immediate Mode
• REG AX, BX, CX, DX, AH, AL, BL, BH, CH, CL, DH,
  DL, DI, SI, BP, SP.
• mémoire BYTE PTR BX, WORD PTR BX,
  BXSI7, variable, etc.
• immédiate 5, -24, 3Fh, 10001101b, etc.
• MOV SREG, mémoire
• MOV mémoire, SREG
• MOV REG, SREG
• MOV SREG, REG
• SREG DS, ES, SS, source seulement CS.
• REG AX, BX, CX, DX, AH, AL, BL, BH, CH, CL, DH,
  DL, DI, SI, BP, SP.
• mémoire b. BX, w. BX, BXSI7, variable,
  etc.

Tiré du didacticiel de EMU8086, Ajouts de Etienne
Tremblay
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Variables

• Une variable est un nom donné à une adresse de
  mémoire. Il nexiste pas dinstruction pour créer
  ou manipuler des variables. Il nexiste que des
  instructions pour manipuler la mémoire.
• Les variables sont des créations du langage
  assembleur afin de faciliter la création dun
  programme Il est plus facile de retenir un nom
  quune adresse de mémoire!!!
• Avec les assembleurs de 8086, la syntaxe pour
  déclarer une variable est
• nom DB valeur pour déclarer une variable dun
  byte dont la valeur initiale est valeur et le nom
  est nom.
• nom DW valeur pour déclarer une variable dun
  mot.
• Linstruction DB sert à un insérer un byte dans
  la mémoire du 8086. Ladresse de ce byte est
  ladresse de la variable. DW insère 2 bytes Il
  est possible, si lon connaît les opcodes et les
  opérandes des instructions du 8086 décrire un
  programme avec des DB!
• Lassembleur soccupera de remplacer tous les
  noms des variables par les adresses correspondant
  à ces nom.
• Linstruction LEA permet daller chercher
  ladresse dune variable. OFFSET aussi, voir le
  didacticiel de EMU8086.
• Note Changer la valeur de DS peut créer de jolis
  problèmes avec les variables.

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Tableaux

• Les tableaux peuvent être vus comme des chaînes
  de variables. Une chaîne texte est un exemple de
  tableau d'octets, chaque caractère est présenté
  comme un élément de code ASCII (0 à 255). Voici
  quelques exemples de définition d'un tableau a
  DB 48h, 65h, 6Ch, 6Ch, 6Fh, 00hb DB 'Hello', 0
  b est la copie exacte d'une rangée, lorsque le
  compilateur voit une chaîne entourée par des
  guillemets, il la convertit automatiquement en un
  ensemble d'octets.
• Si vous devez déclarer un grand tableau, vous
  pouvez utiliser l'opérateur DUP.Par exemple c
  DB 5 DUP(9) La déclaration sans DUP c DB 9, 9,
  9, 9, 9

Tiré du didacticiel de EMU8086
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Constantes

• La directive assembleur EQU permet de déclarer
  des constantes (comme un define en C). Exemple
  MyConst EQU 12h.
• Lors de lassemblage, tous les MyConst de
  lexemple ci-dessous seraient remplacés par 12h

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Instructions arithmétiques et logiques, principe

• Les instructions arithmétiques et logiques sont
  des opération mathématiques (, -, , /) ou
  booléennes (AND, XOR, NOT, ROL, ROR) opérée sur
  des bits. Les nombres sont exprimées en notation
  complément 2.
• Les instructions arithmétiques et logiques
  changent presque toujours les valeurs de certains
  drapeaux (en fonction de linstruction).
• Le résultat de lopération est habituellement
  placé dans le premier opérande ADD A,B vaut A
  A B.
• Plusieurs registres ne peuvent être utilisés pour
  des opérations arithmétiques et seuls AX,BX,CX et
  DX peuvent être utilisés directement pour les
  opérations avec des bytes.

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ADD, SUB, CMP, AND, TEST, OR, XOR
2 opérandes REG, mémoiremémoire, REGREG,
REGmémoire, immédiatREG, immédiat REG AX,
BX, CX, DX, AH, AL, BL, BH, CH, CL, DH, DL, DI,
SI, BP, SP.Ces instructions affectent les flags
suivants  CF, ZF, SF, OF, PF, AF. ADD - Ajoute
le deuxième opérande au premier. SUB - Soustrait
le deuxième opérande au premier. CMP - Soustrait
le deuxième opérande au premier pour les flags
uniquement. AND - Compare par un ET logique tous
les bits des deux opérandes. TEST - Idem à AND
mais pour les flags uniquement. OR - Effectue un
OU logique entre tous les bits des deux
opérandes. XOR - Effectue un OU exclusif logique
entre tous les bits des deux opérandes.
Tiré du didacticiel de EMU8086. Modifié par
Etienne Tremblay
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Exemple dopérations sur des bits

• Supposons que lon veille mettre le bit 3 (23)
  de AX à 0, mais laisser le reste du registre
  intact
• AND AL, F7h
• Supposons que lon veille mettre le bit 3 (24)
  de AX à 1, mais laisser le reste du registre
  intact
• OR AL, 08h

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MUL, IMUL, DIV, IDIV

• 1 seul opérande REG ou mémoire
• REG AX, BX, CX, DX, AH, AL, BL, BH, CH, CL, DH,
  DL, DI, SI, BP, SP. Les instructions MUL et
  IMUL affectent uniquement les flags CF et OF 
  lorsque le résultat est plus grand que la taille
  de l'opérande ces flags sont placés à 1, lorsque
  la taille de l'opérante est ajustée ces flags
  sont placés à 0. Pour DIV et IDIV les flags ne
  sont pas définis.
• MUL - Multiplication non signée
• byte AX AL opérande.
• word  (DX AX) AX opérande.
• IMUL - Multiplication signée
• byte AX AL opérande.
• word (DX AX) AX opérande.
• DIV - Division non signée
• byte AL AX / opérande AH reste (modulo)
• word  AX (DX AX) / opérande DX reste
  (modulo)
• IDIV - Division signée
• byte AL AX / opérande AH reste (modulo)
• word  AX (DX AX) / opérande DX reste
  (modulo)

Tiré du didacticiel de EMU8086. Modifié par
Etienne Tremblay
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Note sur les multiplications et divisions

• En base deux, les multiplications et les
  divisions par des multiples de 2 peuvent
  (devraient!!!) se faire avec ROR, ROL (ROtate
  Left/Right), SAR et SAL (arithmetic left/right
  shift) .
• Schéma de RCR, RCL, SAR, SAL, ROL et ROR pour une
  rotation de 1 bit

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INC, DEC, NOT, NEG

• Un opérande REG ou mémoire
• REG AX, BX, CX, DX, AH, AL, BL, BH, CH, CL, DH,
  DL, DI, SI, BP, SP. Les instructions INC, DEC
  affectent les flags suivants  ZF, SF, OF, PF,
  AF.L'instruction NOT n'affecte aucun
  flag.L'instruction NEG affecte les flags
  suivants CF, ZF, SF, OF, PF, AF.
• INC Ajoute 1 à l'opérande.
• DEC Soustrait 1 à l'opérande.
• NOT - Inverse chaque bit de l'opérande.
• NEG - Effectue un complément à 2 sur l'opérande
  négative. En fait, inverse chaque bit de
  l'opérande et lui ajoute 1.
• Note Si vous navez quun seul byte de 0 à 255,
  la meilleur façon dajouter 256 est dajouter
  255, puis dajouter 1

Tiré du didacticiel de EMU8086. Modifié par
Etienne Tremblay
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Références et exercices

• Références pour tout lassembleur
• Irv Englander chapitre 12 (jusquà la page 351)
  et Annexe 2.
• http//www.commentcamarche.net/asm/assembleur.php3
  
• http//www.ifrance.com/zarbi-os/DOCS/chap2.htm
  (très bon résumé)
• Didacticiel de EMU8086 (Pour débutants, mais bien
  fait)
• www.intel.com/design/intarch/datashts/24018708.pdf
  (datasheet du 8086)
• William Stallings chapitre 10 11.2
• Exercices
• Lire le didacticiel de EMU8086