Microprocesseurs & Microcontrôleurs

Transcription

1 Département de Génie Électrique Ecole Nationale d Ingénieurs de Monastir LotfiBoussaid@yahoo.fr

2 Mode d adressage Assembleur 8086 Mode d adressage Les instructions peuvent avoir 0, 1, ou 2 opérandes. Exemples : Instructions sans opérande: NOP, STI, CLI, PUSHF, CBW...; Instructions avec une seule opérande: INC, DEC, NEG, NOT...; Instructions avec deux opérandes: CMP, ADD, MOV, LEA, XCHG, AND... - Une opérande peut se trouver dans un registre du 8086, dans un octet, dans un mot 16 bits ou dans un double mot 32 bits - Les opérations peuvent avoir lieu: o Entre un registre et un autre registre, 2

3 Mode d adressage Entre un registre et un octet ou un mot en mémoire mais pas entre 2 octets ou 2 mots en mémoire (il faut passer dans ce cas par un registre). Toutefois les instructions de mouvement de chaînes d'octets effectuent "directement" le transfert de mémoire à mémoire (octet par octet ou mot par mot), l'adressage se faisant par les registres DS:SI et ES:DI. 3

4 Les instructions de transfert Adressage registre à registre : Assembleur 8086 Mode d adressage Exemple: MOV AX, BX ; opérandes 16 bit ADD CH, DL ; opérandes 8 bits Adressage immédiat : Exemples: MOV AX, 0A1EBH ; AX:= valeur hexa A1EB ADD CL, 25 ; CL:= CL + 25 OR AH, ; forcer les 2 bits de fort poids de AH à 1 Adressage direct : Exemples: MOV BX,Total MOV DX,ES:Nom 4

5 Les instructions de transfert Adressage indirect (ou basé) : Assembleur 8086 Mode d adressage Exemples: MOV AX,[BX] MOV AX,[BP] Adressage indexé : Exemple: MOV AX,Tab[SI] Adressage indirect indexé (ou basé indexé) : Exemples: MOV AX,[BX][SI] ; relatif a DS MOV AX,[BP][SI] ;Relatif a SS Adressage basé indexé avec déplacement. Exemple: MOV AX,Compte[BX][SI] 5

6 Les Principales Instructions de l assembleur L instruction LEA Assembleur 8086 Exemples: LEA BX,Tableau ;chargement de l adresse de Tableau LEA BX,Tableau[SI] L'instruction XCHG : Exemple: XCHG AX,Somme ;échange des contenus de AX et de Somme Les instructions PUSH et POP Exemple: PUSH SI ;empile le contenu de SI 6

7 Les Principales Instructions de l assembleur Les instructions arithmétiques Les instructions d'addition ADD et ADC. Exemples: ADD AX,BX ADD AX,0F00H ADC DX,0 ;AX reçoit AX + BX ;ces 2 instructions additionnent la ;valeur immédiate 0F00H à la paire de ;registres DX:AX (32 bits) avec addition de la retenue Cy. Les instructions de soustraction SUB et SBB : SUB AX,DX SBB SI,100 ;AX reçoit AX-DX ;SI reçoit SI Carry 7

8 Les Principales Instructions de l assembleur Les instructions de multiplication: MUL et IMUL Exemples: MUL CL ; AX:=AL * CL résultat sur 16 bits IMUL CX ; DX:AX:= AX * CX résultat sur 32 bits non signe Les instructions de division: DIV et IDIV Exemples: IDIV BX ;DX:AX est divisé par BX, le reste est dans DX et le quotient dans AX DIV BL ;AX est divisé par BL, le reste est dans AH, le quotient dans AL. 8

9 Les Principales Instructions de l assembleur Les instructions de décalage et de rotation Les instructions de décalage gauche :SHL Opérande,Nombre Opérande: Opérande = registre / case mémoire Nombre: Nombre = soit la valeur 1, soit la valeur contenue dans CL Les instructions de décalage droite :SHR Opérande,Nombre 9

10 Les Principales Instructions de l assembleur Les instructions de rotation gauche : ROL Opérande, Nombre Les instructions de rotation gauche :ROR Opérande, Nombre Les instructions de rotation gauche avec retenu :RCL Opérande, Nombre 10

11 Les Principales Instructions de l assembleur Les instructions de rotation droite avec retenu :RCR Opérande,Nombre Les instructions logiques AND, OR et XOR Syntaxe: AND Destination, Source OR Destination, Source XOR Destination, Source Destination = registre / case mémoire Source = registre / valeur immédiate / case mémoire à condition que Destination ne soit pas une case mémoire. 11

12 Les Principales Instructions de l assembleur Les instructions logiques AND, OR et XOR Exemples: AND AX, FFF0H ;met à 0 les 4 bits de faible poids de AX OR AL, 1 ;met à 1 le bit de faible poids de AL AND AX, Masque ;fait un ET logique entre le contenu de AX ;et celui de Masque, le résultat est dans AX XOR AX,-1 ;fait le complément à 1 de AX TEST BX, FFFE ; fait un ET logique entre le contenu de BX ;et 0FFFE sans modifier BX. Permet de ;tester le bit 1 de BX OR AND XOR

13 Les Principales Instructions de l assembleur Les instructions de comparaison Syntaxe: CMP Destination, Source TEST Destination, Source Exemples: Destination = registre / case mémoire Source = registre / case mémoire / valeur CMP AL,CL ; compare AL à CL CMP AL,0 ; compare AL à 0 TEST AL,AH ; ET logique entre AL et AH Remarque: TEST laisse les opérandes du ET logique inchangées; les indicateurs sont positionnés en fonction du résultat du ET logique. Microprocesseurs 13 13

14 Les instructions de saut. Saut inconditionnel: Assembleur 8086 Les Principales Instructions de l assembleur Exemple: JMP Cas1 JMP [BX] ;saut direct ;saut indirect à l'adresse contenue dans BX Les instructions de saut testant un flag. Saut conditionnel : JC / JNC Jump if Carry / not Carry JS / JNS Jump if Sign/ not Sign JO / JNO Jump if Overflow / not Overflow JP / JNP Jump if Parity / not Parity JZ / JNZ Jump if Zero / not Zero 14

15 Les Principales Instructions de l assembleur Les instructions de saut sur test arithmétique signé. JE JNE JG JGE JL JLE Jump if Equal Jump if Not Equal Jump if Greater Jump if Greater or Equal Jump if Less Jump if Less or Equal Les instructions de saut sur test arithmétique non signé. JA JAE JB JBE Jump if Above Jump if Above or Equal Jump if Below Jump if Below or Equal 15

16 Les Principales Instructions de l assembleur Les instructions de boucle: LOOP, LOOPE et LOOPNE. Syntaxe: LOOP etiquette LOOPE etiquette LOOPNE etiquette Exemple: Sommation des éléments de 0 à 100 Assembleur: _sommation proc near MOV CX,100 MOV AX,0 Boucle: ADD AX,CX LOOP Boucle _sommation endp langage C : int near sommation(void) { int x=0; _CX=100; do { x=x+_cx; _CX=_CX-1; } while (_CX!=0); return(x); 16

17 Les Principales Instructions de l assembleur Les instructions sur chaînes de caractères MOVS (ou MOVSB, MOVSW), CMPS, SCAS, LODS et STOS Exemple: Assume CS: Code DS: Data Data Segment table_1 db 5 dup(?) table_2 dw 4 dup(?) initial_1 db 1,2,5,4,9 initial_2 dw 1000,1002,1005,1008 Data ENDS Code mov ax,data ;initialisation segment de ;données mov ds,ax mov es,ax mov cx,5 ; 5 élément à transférer Cld ; transfert dans le sens croissant mov si,offset initial_1 mov di,offset table_1 rep movsb mov cx,4 mov si,offset initial_2 mov di,offset table_2 rep movsw mov ah,4ch int 21h Code Ends ; adresse du tableau source dans SI ; adresse du tableau destination dans DI ; transfert des éléments de initial_1 vers ; table_1 ; nombre d éléments à transfere ; adresse du tableau source dans SI ; adresse du tableau destination dans DI ; transfert des éléments de initial_2 vers ; table_2 ; Fin du programme et retour au système ; d exploitation 17

18 Notion de procédure Instructions CALL et RET. L'instruction CALL effectue donc les opérations : Empiler la valeur de IP. A ce moment, IP pointe sur l'instruction qui suit le CALL ; Placer dans IP l'adresse de la première instruction de la procédure (donnée en argument). Et l'instruction RET : Dépiler une valeur et la ranger dans IP. 18

19 Exemple: Calcul PROC near ; procedure nommée Calcul instruction1 ; instructions instruction2 ; instructions RET ; dernière instruction Calcul ENDP ; fin de la procédure CALL address PC (PC) + 3 (SP) (PC)H (SP) 1 (PC)L SP (SP) - 2 PC address RET ;Retour de sous-prog PCL ((SP) + 1) PCH ((SP) + 2) SP (SP)

20 Exemple: SOMME PROC NEAR ADD AX, BX RET SOMME ENDP ; AX <- AX + BX ; fin de la procédure Et puis son appel, par exemple pour ajouter 6 à la variable Truc : MOV AX, 6 MOV BX, Truc CALL SOMME MOV Truc, AX 20

21 Pile segment stack dw 100 dup (?) Basedepile equ thisword Pile ends data segement message db bonjour, monde!, 10,13, $ data ends Assembleur 8086 Title : les procédures code segment assume cs:code, ds:code, ss:pile debut: MOV AX, data MOV DS, AX MOV AX, Pile MOV SS, AX MOV SP, basedepile ; initialise le segment de pile MOV CX,12 boucle: call ecritmessage ; appel de procédure LOOP boucle ; décrementer CX de une unité et aller à ; boucle si CX est différent de 0 mov AX, 4C00h ; terminer le programme ici par le retour au DOS INT 21H 21

22 Title : les procédures ecritmessage proc near ;notre fonction mov ah, 09h move dx,offset message int 21h ret ecritmessage endp ; fin de la procédure/fonction code ends end debut ; fin du segment de code ; fin de la porte d entrée 22

23 Déclaration de variables Les variables se déclarent de la manière suivante: datas1 db? ; datas1 est un byte non initialisé datas2 db 0FFh ; datas2 est un byte initialisé à FF (255 en hexadécimal) datas3 dw? ; datas3 est un word (16 bits) datas4 db 5 dup (?) ; datas4 est un tableau de 5 bytes non initialisés datas5 dw 10 dup (15) ; datas5 est un tableau de 10 byte initialisés à 15 De manière générale: DB : 1 byte (8 bits) (Declare Byte) DW : 1 word (16 bits) (Declare Word) DD : 2 words (32 bits) (Declare Double) DF,DP : 6 bytes DQ : 8 bytes (64 bits) DT : 10 bytes Les constantes peuvent être écrites en: - décimal: 1, 2, 3, 123, 45 - hexadécimal : 1h,2h,3h,12h,0Fh,0AD4h (noter la présence du 0 quand le premier chiffre du nombre en hexadécimal commence par une lettre) - binaire : 1b,0b,1010b,111101b 23

24 Les entrées Sorties en assembleur Pour réaliser les opérations standards (affichage, saisie), le système d exploitation (ici DOS) fournit les fonctions pré-écrites suivantes: Affichage d un caractère : mov DL, A ; caractère A est transfère dans DL mov AH, 2 ; fonction no. 2 int 21h ; appel au DOS Affichage d une chaine de caractères : mov DX, offset chaine mov AH, 09h ; fonction no. 9 int 21h; Saisie d un caractère : mov AH, 1 int 21h Assembleur 8086 ; pointe vers l adresse du premier caractère de ; la chaîne de caractères chaine ; fonction no. 1 (avec écho) ; résultat est mis dans AL 24

25 Les entrées Sorties en assembleur Saisie d un caractère mov AH, 7 int 21h ; fonction no. 7 (sans écho) ; résultat dans AL Arrêt de programme: mov AX, 4C00h ; int 21h ; À mettre à la fin de chaque fin programme; c est l équivalent du return (0) en C. Ces instructions ont pour effet de retourner au DOS. 25

26 L équivalent de quelques instructions du langage C en assembleur if then else Assembleur If ax =1 if: CMP AX, 1 bx = 10; else { bx = 0; cx = 10; Assembleur 8086 JNZ Else Then: MOV BX,10 JMP endif } Else: MOV BX,0 MOV CX,10 endif:... 26

27 La boucle FOR Assembleur 8086 L équivalent de quelques instructions du langage C en assembleur Assembleur For (k=0; k<=10; k++) MOV BX,0 bx = bx + k; MOV CX,0 For: Endfor: CMP CX,10 JA Endfor ADD BX,CX INC CX JMP For 27

28 L équivalent de quelques instructions du langage C en assembleur WHILE Assembleur bx = 5 MOV BX,5 while (bx >0) while: CMP BX,0 bx = bx -1; JLE Endwhile DEC BX JMP while Endwhile: 28

29 SWITCH Assembleur switch (n) { CMP n,1 case 1:...; break; JNE case2 case 2:...; break;... default:...; Assembleur 8086 L équivalent de quelques instructions du langage C en assembleur JMP endswitch } case2: CMP n,2 JNE default... default:... endswitch:... JMP endswitch 29

30 L équivalent de quelques instructions du langage C en assembleur Écrire le code de l instruction En assembleur if (a>b) && (c <= d) if: cmp a, b { jng endif... } cmp c, d jnle endif... endif: 30

31 Liste des registres les plus utilisés A. Registres généraux AX (A pour accumulateur): joue le rôle d opérande implicite dans plusieurs opérations: MUL, DIV, INC, etc. CX (C pour compteur): est utilisé pour les boucles (instruction LOOP). DX: utilisé dans les multiplications et divisions comme registre d extension. SI (Source Index): souvent utilisé comme pointeur sur une adresse mémoire (exemple: MOV AL, [SI]). Il est très utilisée avec les instructions de traitement de chaînes de caractères (LODS). DI (Destination Index): pareil que SI (instruction STOS) BP (base pointeur): sert de pointeur sur la base de la pile, et permet d atteindre n importe quel élément de la pile (exemple: MOV AX,[BP+2]). SP (Stack pointer): pointe sur le sommet de la pile; son contenu est automatiquement changé par les instructions PUSH et POP. 31

32 B. Registres spéciaux Liste des registres les plus utilisés IP (Instruction pointeur): contient l adresse de l instruction qui suit celle qui est en cours d exécution. DS (Data Segment): Pointe sur le début du segment qui contient les données CS (Code Segment): Pointe sur le segment qui contient le code du programme. ES (Extended Segment) : permet de pointer sur un segment supplémentaire défini par le programmeur. Il se charge par l intermédiaire de AX, comme pour DS. SS (Stack Segment): segment contenant la pile. C. Registre indicateur : utilisé pour sauvegarder des états particuliers du microprocesseur en référence à la dernière instruction exécutée. Quelques bits seulement de ce registre ont une signification sont nommés: CF (retenue), OF (débordement), etc. 32

33 Les Indicateurs d état Assembleur

34 Format standard d une instruction Label: Label: Mnémonique Opérandes ;commentaire Est un identificateur permettant de désigner un endroit dans le code source, soit une instruction, soit une donnée. Si le label est placé avant une instruction, on fait référence à l adresse de cette instruction. Si c est avant une donnée, on fait référence à l adresse de cette instruction. Le label de code doit se terminer par deux points (:). Il sert général comme destinations des instructions ou des retour de début des boucles de répétition. Le label de donnée ne contient pas les deux points(:) à la fin. Il sert dans ce cas là comme identificateur. 34

35 Liste des registres les plus utilisés Mnémonique (des instructions): il sert à identifier une instruction donnée. Quelques instructions de base sont résumées dans la prochaine section. Opérandes: une instruction assembleur peut avoir de 0 à 3 opérandes. Chaque opérande peut être le nom d un registre, un opérande mémoire, une expression constante ou le nom d un périphérique entrée/sortie. Commentaire: précédé du point-virgule (;). Il sert à à ajouter des informations explicatives au sujet du fonctionnement du programme ou de l instruction correspondante. 35

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37 JZ Saut si zéro. JNZ JE Saut si égal. ZF = 1 JNE JC Saut si Retenue (inférieur). JNC JB Saut si inférieur. JNB JNAE Saut si ni supérieur ni égal. CF = 1 JAE JS Saut si signe négatif. SF = 1 JNS JO Saut si débordement. OF = 1 JNO JPE Saut si parité paire. JP Saut si parité. PF = 1 JPO JNZ Saut si pas zéro. JZ JNE Saut si différent. ZF = 0 JE JNC Saut si pas de retenue. JC JNB Saut si pas inférieur. JB JAE Saut si supérieur ou égal. CF = 0 JNAE JNS Saut si aucun signe (positif). SF = 0 JS JNO Saut si pas de débordement. OF = 0 JO JPO Saut si parité impaire. JPE JNP Saut si pas de parité. PF = 0 JP 37

38 Instruction CMP (Comparer) CMP destination, source L instruction CMP affecte les indicateurs AF, OF, SF, PF, CF et ZF mais seuls CF et ZF sont utilisés. Compare Opérandes CF ZF L opérande destination peut être dans un registre ou dans une mémoire. L opérande source peut être dans un registre, dans une mémoire, ou en mode immédiat. Les opérandes (destination et source) ne changent pas. DATA1 DW 235FH MOV BX, 7888H ; 7888Hh BX MOV CX, 9FFFH CMP BX, CX ; BX < CX CF=1 JNC est exécutée PASSE JNC PASSE ; Note: les contenus de (BX, et CX) ne changent pas après CMP ADD BX, 4000H PASSE: ADD CX, DATA1 ; mais CF est toujours vérifié pour (< ou >). Pour (=) on utilise ZF. Dest. > Src. 0 0 Dest. = Src. 0 1 Dest. < Src. 1 0 TEMP DB? MOV AL, TEMP ; TEMP AL CMP AL, 99 ; TEMP = 99?. Avec (SUB AL, 99), la même chose mais 0 AL JZ PROCHAIN ; Si ZF=1 (TEMP=99), Saute a PROCHAIN: INC BX ; Sinon incrémente BX PROCHAIN: HLT ; Arrêt du programme 38

39 TITLE prog1.asm: Exemple sur CMP, Trouver l octet le plus grand parmi 5 notes d élèves PILE segment stack dw 100 dup(?) PILE ends ; DATA segment NOTES DB 18, 06, 19, 11, 08 PLUS_G DB? DATA ends ; CODE segment main: assume CS:CODE, DS:data ; génération de l adresse du segment de code et de données MOV AX, DATA ; Initialiser le registre DS pour récupérer l adresse du segment de donnée MOV DS, AX MOV CX, 5 ; compteur de boucle MOV BX, OFFSET NOTES ; BX pointe vers les données NOTES XOR AL, AL ; Initialise AL à 0; va héberger la plus grande note ENCORE: CMP AL, [BX] ; compare la note prochaine a la note la plus élevée JA PROCHAIN ; Sauter si AL est encore la note la plus élevée MOV AL, [BX] ; sinon AL retient la plus élevée PROCHAIN: INC BX ; pointe vers la prochaine note LOOP ENCORE ; CX décrémente jusqu à 0 pour sortir de la LOOP MOV PLUS_G, AL ; sauvegarde de la note la plus élevée dans PLUS_G ; MOV AH, 4Ch INT 21h CODE ENDS END MAIN 39

40 TITLE prog2.asm: Exemple sur ROL, Trouver le nombre de 1 dans un mot Pile segment stack ; déclaration d un segment de pile pas nécessaire dans notre cas dw 100 dup(?) Pile ends ; DATA segment DATA1 DW 5F97H COMPTE DB? DATA ends ; CODE segment MAIN: ASSUME CS:CODE, DS:DATA MOV AX,DATA MOV DS, AX XOR BL, BL ; Mettre BL à 0 (ou bien SUB) MOV DL, 16 ; rotation 16 fois MOV AX, DATA1 ENCORE: ROL AX, 1 ; Rotation a gauche (a droite aussi si on préfère) JNC PROCHAIN ; Test si CF=0 INC BL ; Si CF = 1, incrémenter le compteur du nombre de 1 PROCHAIN: DEC DL ; répéter 16 fois JNZ ENCORE ; encore une fois si ce n est pas fini MOV COMPTE, BL ; sauvegarder le résultat dans la case mémoire COMPTE ; MOV AH, 4Ch INT 21h CODE ENDS END MAIN 40

41 Un mot sur les macros Étant donné que certaines instructions se répètent constamment dans un programme, l écriture de macro-fonctions (ou macros) est un moyen pratique de rendre votre code source plus lisible. Il est possible de choisir pour certaines suites d instructions un nom qui les représente. Lorsque l assembleur rencontrera ce nom dans votre code source, il le remplacera par les lignes de code qu il désigne. Ces lignes forment une «macro». Les macros, à la différence des procédures, n ont aucune signification pour la machine. Seul l assembleur comprend leur signification. Elles ne sont qu un artifice mis à la disposition du programmeur pour clarifier son programme. Lorsque l assembleur rencontre le nom d une macro dans votre code, il le remplace par le code de la macro. Tout se passe exactement comme si vous aviez tapé vous-même ce code à la place du nom de la macro. 41

42 Exemple de Macro affiche macro chaine ; nom macro paramètres ; sauvegarder le contenu de DX, par ; exemple, en utilisant la pile push dx ; sauvegarde de dx dans la pile mov dx,offset chaine mov ah, 09h int 21h pop dx ; restauration de dx endm ;fin de la macro 42

43 TITLE ex3_somme PILE SEGMENT STACK DW 100 DUP (?) PILE ENDS affiche macro chaine MOV DX,offset chaine MOV AH, 09h INT 21h ENDM ; somme de deux nombres ; déclaration de pile. ; Pour cet exemple, la pile n est pas nécessaire. ; macro pour afficher une chaîne de caractères ; offset renvoie l adresse de début de chaine ; fonction qui affiche une chaîne de caractères ; fin de la macro DATA SEGMENT ; déclaration de variables val1 db 0 val2 db 0 recup_val1 db 10,13,'veuillez taper la valeur1',10,13,'$' ; 10 et 13=endl du C++ recup_val2 db 10,13,'veuillez taper la valeur2',10,13,'$ aff_resu db 10,13,'la valeur saisie est:',32,'$' ; $ caractère de fin de chaine DATA ENDS 43

44 SCODE SEGMENT ASSUME CS:SCODE, DS:DATA DEBUT: MOV AX, DATA MOV DS, AX ; zone de code ; génération de l adresse du segment de code et de données ; entrée du code ; Initialiser le registre DS pour récupérer l adresse du ; segment de donnée ; à partir d ici on peut placer nos lignes de code affiche recup_val1 MOV AH,1 INT 21h MOV val1,al affiche recup_val2 MOV AH,1 INT 21h ADD AL,val1 MOV val2,al ; appel de macro pour afficher un message contenu dans ;recup_val1 ; faire une lecture au clavier grâce à la fonction 1 le ;caractère tapé sera placé dans AL ; appel de la macro pour afficher un message sur écran ;faire une lecture au clavier ; AL = AL + val1 44

45 affiche aff_resu ; appel de la macro pour afficher un message sur écran SUB val2,30h ; les valeurs lues tantôt sont en ascii; exemple : ; si on tape les valeurs 1 et 2, ; le programme récupère 31 et 32, valeurs ; hexadécimales des caractères 1 et 2. ; Donc = 63. et 63 n est pas la valeur hexa ; du caractère 3. Sa valeur est 33 ; autrement dit, on doit retirer 30 en hexa ou 48 en ; décimal. MOV AH,2 ; afficher la valeur saisie grâce à la fonction 2 INT 21h ; qui affiche le contenu de DL MOV DL,val2 MOV AH, 4Ch ; on termine le programme avec la fonction MOV AL, 0 ; 4c en hexa. On place une valeur >=0 pour dire INT 21h ; que l exécution s est déroulée correctement. ; Équivalent en c de return 0 CODE ENDS ; fin du segment de code END DEBUT 45

46 Expression arithmétique : X = (A*2 + B*C)/(D-3)... Data segment X dw? A dw? B dw? C dw? D dw? Data ends Arithmetique proc near MOV AX, 2 ;établir la constante IMUL A ;DX:AX = A*2 MOV BX,DX ; MOV CX,AX ;BX:AX = A *2 MOV AX,B IMUL C ;DX:AX = B*C ADD AX,CX ;AX = AX + CX! faites attention, il peut y avoir une retenue ici ADC DX,BX ;DX:AX = A*2+B*C + la retenue s il y a lieu avec ADC MOV CX, D SUB CX,3 ; cx = D -3 IDIV CX ; AX =(A*2 + B*C)/(D-3) MOV X,AX ; X = ax (A*2 +B*C)/(D-3) stocker le résultat RET Arithmetique endp ; fin de la procedure... 46