2. 196을 배워보자

II. 196 Assember

II-II. 본격적인 196 어셈블리어

II-II-1. 데이터 전송 명령

II-II-1-2 번지 지정 방법(addressing mode)

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<음수의 표현 방법>

- 음수의 표현 방법에는 Sign&Magnitude, 1's complement, 2's complement 등 여러 가지가 있는데, 공통적인 특징은 음수와 양수의 구분은 보통 MSB로 한다는 것이다. 즉, MSB가 1이면 음수, 0이면 양수가 된다. 각 방법의 특징을 살펴보면 다음과 같다.

* Sign & Magnitude

- 부호와 수의 크기가 따로 구성되어 있다. MSB는 sign이고 하위 bit들은 magnitude이다. 이 방식은 논리적으로는 간단해 보이지만, 연산을 위해서 복잡한 회로가 필요하므로 상대적으로 속도가 느려서 거의 사용하지 않는 방식이다.

-> ex) 34D = 0010 0010B, -33D = 1010 0001B

* 1's complement

- 양수의 경우는 sign & magnitude의 경우와 같으나 음수의 경우에는 그 수의 모든 bit에 complement만 취하는 방식이다. 이 방식 역시 거의 사용하지 않는 방식이다.

-> ex) - 34D = 1101 1101B

* 2's complement

- 양수인 경우 앞의 방식과 같지만, 음수인 경우는 1's complement에서 처럼 모든 bit를 complement한 후 1을 더해주면 된다. 예를 들어 8bit number system에서,

-19D = complement(0001 0011) + 1 = 1110 1100 + 1 = 1110 1101 = 0EDH

16bit 에서는

-255D = complement(0000 0000 1111 1111) + 1 = 1111 1111 0000 0001 = 0FF01H

가 된다.

따라서 n bit system에서는 -~ -1 까지 나타낼 수 있다.

거의 모든 digital system(processor, conroller,...) 에서는 이 방식을 사용한다.

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(5) short index 번지 지정

간접 번지 지정 방식과 비슷하나 8bit의 index(offset)와 함께 레지스터의 내용을 더해서 실제 memory 주소를 만든다. 이때의 index는 8bit의 부호 있는 수(-128(80H)~+127(7FH))가된다. index는 [ ] 앞에 써 주면 된다.

제 2 operand 형식 : (signed byte number(offset))[(word pointer in register file)]

                                ex) LD 70H, 50H[60H]

                                    ( 명령 실행 전 )

주소 : 61H 90H high byte 60H 10H low byte : : : : 71H ?? high byte 70H ?? low byte 6FH :

주소 : : 9061H 99H 9060H 88H : : 9011H 33H 9010H 22H : :

          ; 60H의 word register의 내용에 50H를 더한 address를 갖는

          ; memory의 내용을 70H로 word 전송한다.

                                     ( 명령 실행 후 )

               LDB 70H, -5[60H]

                ( 명령 실행 전 )

주소 : 61H 90H 60H 18H : : : : 71H : 70H 18H 6FH :

주소 : : 9018H 88H 9017H 77H 9016H 66H 9015H 55H 9014H 44H 9013H 33H

60H가 가리키는 주소에 -5를 한 주소를 갖는 memory의

; 내용을 70H로 byte 전송한다.

                  ( 명령 실행 후 )

주소 : 61H 90H 60H 18H : : : : 71H : 70H 33H 6FH :

주소 : : 9018H 88H 9017H 77H 9016H 66H 9015H 55H 9014H 44H 9013H 33H

ST 70H, -100[80H] ; 70H의 word 내용을 80H가 가리키는 주소 -100을 한 주소

; 를 갖는 memory에 저장한다. 70H <= [80H]-100

STB 80H, 80[90H]

(6) long index 번지 지정

short index 번지 지정과 같은데, index가 8bit가 아니라 16bit 부호 있는(signed) 숫자(-32768~+32767)가 된다. 나머지는 위와 동일하다.

제 2 operand 형식 : (signed word number(offset))[(word pointer in register file)]

ex) LD 60H, 4000H[60H] ; 60H가 가리키는 주소에 4000H를 더한 주소를 갖는

; memory의 내용을 60H에 word 전송한다.

           STB 70H, 0FF00H[60H]

                  ( 명령 실행 전 )

주소 : 61H 95H 60H 06H : : : : 71H : 70H 18H 6FH :

주소 : : 9506H ?? 9505H ?? : : 9407H ?? 9406H ?? : :

; 70H의 word내용을 60H가 가리키는 주소에 0FF00H를

; (-100H) 더한 주소를 갖는 memory에 byte 전송한다.

                   ( 명령 실행 후 )

주소 : 61H 95H 60H 06H : : : : 71H : 70H 18H 6FH :

주소 : : 9506H ?? 9505H ?? : : 9407H ?? 9406H 18H : :

(7) zero register 번지 지정

zero register 번지 지정은 long index addressing과 비슷하다. 그러나 간접 번지 지정에 사용되는 register가 zero register(SFR 0H : register R0)로 고정되어 있다는 것이 다르다. 즉, zero register는 항상 0이 저장되어 있으므로, offset만을 이용해서 직접 번지 지정(register direct addressing)을 할 수가 있게 된다. 즉, 외부 memory나 IO, 상위 RAM 영역을 직접 번지 지정을 통해 access할 수가 있게 된다. (앞에서, 외부를 access하기 위해서는 indirect addressing을 사용해야 한다고 했다.)

제 2 operand 형식 : (signed word(or byte) number(offset))[0]

ex) LD 80H, 5432H[0] ; 5432H의 내용을 80H에 word 전송한다.

; (0번지에는 항상 0이 저장되어있기 때문)

STB 80H, 4321H[0] ; 80H의 내용을 4321H에 byte 전송한다.

STB 90H, 120H[0]

(8) Stack pointer register 번지 지정

stack pointer를 간접 번지 지정에 사용한다. 또한 short, long index 번지 지정에도 사용할 수 있다.

제 2 operand 형식 : (signed word(or byte) number(offset))[SP]

ex) LD 80H, 100H[SP] ; Stack Pointer가 가리키는 주에 100H를 더한 주소를 갖는

; memory의 내용을 80H에 word 전송한다.

(9) 내부 RAM 상위 256byte(100H~1FFH)를 사용하는 방법

앞에서 내부 RAM 중 하위 232 byte는 register file로 간접 번지 지정이나 연산에 사용할 수 있다고 했다. 그렇다면 내부 RAM은 어떻게 쓸 수 있을까?

내부 RAM 역시 register처럼 사용이 가능하다. 그러나 window를 이용하여 특정 영역을 register file 영역에 mapping 시켜서 사용해야 한다. 앞에서 나온 내용을 다시 살펴보자.

window를 선택하기 위해서는 WSR(Window Select Register)을 사용한다. 다음은 WSR의 값과 그 때 선택되는 window이다.

* WSR (Window Select Register)에 의한 window 선택

이미 앞에서 수평 window의 사용은 배웠다. 수평 window는 SFR 영역을 바꾸기 위해 사용한다. 그러나 수직 window는 상위의 256 byte의 RAM을 사용하기 위해 사용한다. 그리고 WSR값에 따라 RAM의 영역이 register file의 특정한 영역으로 mapping되어 상위 RAM을 register file처럼 사용할 수가 있게 된다. 32byte window의 경우는 크기가 32byte이므로 8개, 64byte의 경우에는 64byte이므로 4개, 128byte의 경우에는 크기가 128byte이므로 2개의 영역(window)로 나뉘게 된다. 이들은 다음과 같이 몇 개의 window로 나뉘고 register file에 mapping된다. bit 7은 DMA에서 사용하므로 window와는 상관없다. (X : don't care)

 

32byte window		64byte window		128byte window
WSR	base address	WSR	base address	WSR	base address
X100 1111	01E0H	X010 0111	01C0H	X001 0011	0180H
X100 1110	01C0H	X010 0110	0180H	X001 0010	0100H
X100 1101	01A0H	X010 0101	0140H	mapping 영역	0080H
X100 1100	0180H	X010 0100	0100H
X100 1011	0160H	mapping 영역	00C0H
X100 1010	0140H
X100 1001	0120H
X100 1000	0100H
mapping 영역	00E0H

예를 들어 상위 RAM 01C8H를 사용하고 싶다면, WSR=X1001110B가 되어야 하고(32 byte window 사용), 01C0H~01DFH영역은 register file 00E0H~00FFH의 영역에 mapping이 되므로, 01C8은 register file 00C8H를 access하면 될 것이다. 물론 이는 직접 번지 지정으로 사용될 수 있다.

II-II-1-3 그 밖의 다른 data 전송 명령

(1) XCH/XCHB (eXCHange)

두 register의 내용을 서로 교환한다. 이 명령은 immediate, indirect addressing은 사용할 수 없다. 그러나 Byte의 경우 zero register addressing은 사용할 수 있다.

형식>

XCH (word register), (word register)

XCHB (byte register), (byte register/zero register addressing)

ex) XCH 70H, 86H ; register 70H의 내용과 register 86H의 내용을 서로 바꾼다.(word)

XCHB 70H, 1860H[0] ; register 70H의 내용과 memory 1860H의 내용을 서로 바꾼다.(byte)

(2) LDBSE (LoaD Byte with Sign Extension) - Load integer with short integer

byte register의 내용이 부호 확장되어 word register로 저장된다. 즉, byte register(2nd operand)의 내용이 0 이상이면(80H 보다 작으면) word register(1st operand)의 상위 byte는 0, 0 보다 작으면(80H 이상이면) word register의 상위 byte는 FFH가 된다.

형식>

LDBSE (word register), (byte register)

ex) 60H(byte) => 부호확장 => 0060H(word) ; 96(decimal)

90H(byte) => 부호확장 => FF90H(word) ; -112(decimal)

(3) LDBZE (LoaD Byte with Zero Extension) - Load word with byte

byte register의 내용이 부호확장 없이 word register에 저장된다. 즉, word register(1st operand)의 상위 byte는 0이 된다.

형식>

LDBZE (word register), (byte register)

ex) LDBZE 50H, 80H                             

      ( 명령 실행 전 )                

주소	:
81H	11H
80H	22H
:	:
:	:
51H	:
50H	99H
4FH	:

 ; 80H byte register의 내용이 50H word register에 부호

; 확장 없이 저장된다.

      ( 명령 실행 후 )

주소	:
81H	11H
80H	22H
:	:
:	:
51H	00H
50H	22H
4FH	:

(4) BMOVI (Block Move Interruptible)

memory 임의의 위치의 word data를 다른 위치로 block 전송할 때 사용한다. 이는 특정 memory block의 word data들을 다른 곳으로 block단위로 저장할 때에 편리한 명령이다.

형식>

BMOVI (long register), (word register)

note>

1. 1nd operand는 long register로 처음에는 source base address, 다음은 destination base address를 갖고 있으며, 이 source/destination address는 자동 증가 기능이 있는 간접 번지 지정을 사용한다.

2. 2nd operand는 옮겨야 할 word 수를 세는 counter이며, 이 word counter만큼 전송된다.

3. block counter를 지정하면 block counter는 자동으로 감소하지 않기 때문에 DJNZ/DJNZW와 같이 사용하여야 한다.

4. 이 명령이 실행되는 동안 interrupt는 사용 가능하다. 80C196KC에서 보강된 명령이다.

ex) LD 60H, #3000H ; source base address

LD 62H, #8000H ; destination base address

LD 40H, #3 ; word counter

BMOVI 60H, 40H ; 1. [62H]←[60H]

; 2. [60H]←[60H]+2, [62H]←[62H]+2

; 3. [40H]←[40H]-1

즉, 3000H부터 3개의 word를 8000H로 모두 전송한다.

                                                  ( BMOVI 명령 실행 전 )

주소 low byte high byte 62H 00H 80H destination base 60H 00H 30H source base : : : 42H : : 40H 03H 00H block counter 3EH : : : : :

주소 low byte high byte 8004H ? ? destination 8002H ? ? 8000H ? ? : : : 3004H 55H 66H source 3002H 33H 44H 3000H 11H 22H

                                                 ( BMOVI 명령 실행 후 )

II-II-2. 산술 연산 명령

산술 연산 명령에는 증가/감소, 덧셈/뺄셈, 곱셈/나눗셈, 비교 등의 명령이 있지만, 비교 명령은 뒤의 branch명령에서 살펴보도록 하자.

II-II-2-1. PSW(Program Status Word)

산술 연산 명령을 배우기 전에 먼저 알아두어야 할 것이 있다. 바로 PSW(Program Status Word)이다. 혹은 8x86 계열에서는 flags라고도 한다. PSW는 현재의 산술 연산이나 각종 명령들의 결과를 반영한다. (바로 직전의) 따라서 이 register를 분석함으로서 연산의 결과를 알 수가 있다. 또 산술 연산을 이해하기 위해서도 반드시 이는 알아두어야 한다. PSW의 low byte는 interrupt mask register로 사용되기 때문에 high byte만 살펴보면 다음과 같다. 이 flag들을 condition flag라고 한다.

 

15	14	13	12	11	10	9	8	bit number
Z	N	V	VT	C	PSE	I	ST	flag

각 flag들의 기능은 다음과 같다.

(1) I (Interrupt enable flag) : Interrupt의 가능/불가능을 제어하는 flag이고, NMI, TRAP, undefined OP code interrupt를 제외한 모든 interrupt의 enable/disable을 결정한다. 또 EI(Enable Interrupt)와 DI(Disable Interrupt) 명령에 의해 값을 바꿀 수 있다. I=1이면 enbale, I=0이면 disable 된다.

(2) PSE (Peripheral transaction Server Enable) : PTS의 가능/불가능을 제어하는 flag이다. EPTS와 DPTS 명령을 이용해서 제어하며 PSE=1이면 enable, PSE=0이면 disable된다.

(3) Z (Zero flag) : 연산 결과가 0인지를 나타내는 flag이다. 연산 결과가 0이면 set(1), 0이 아니면 clear(0)된다.

(4) C (carry flag) : 산술 연산에서 MSB에서 carry(올림수나 내림수)가 생기면 set된다. 그러나 뺄셈 연산에서 borrow가 발생하면 clear(0), 발생하지 않으면 set(1) 된다. 다른 CPU와는 약간 동작이 틀리다. 또 shift 명령에서 shift된 마지막 bit가 carry flag로 나오게(shift out)된다. 따라서 이 경우 마지막 bit의 상태를 check할 수 있다. 또 carry만을 위한 명령이 있어 이 bit만을 clear/set 할 수가 있다.(SETC, CLRC)

(5) N (Negative flag) : 연산 결과의 부호를 알 수 있다. 결과가 negative이면 set되고 positive이면 clear된다. 그런데 196의 N bit는 다른 CPU와는 약간 다르게 동작한다. 예를 들면 다음과 같다.

① 80H+80H=00H ; (-)+(-)를 하면 (-)가 되어야 하는데, 결과가 (+)가 되었다. 이 때 N flag는 결과가 (-)가 되어야 한다는 것을 가리키기 위해 set('1')된다.

② 44H+44H=88H ; (+)+(+)를 하면 (+)가 되어야 하는데, 결과가 (-)가 되었다. 이 때 N flag는 결과가 (+)이어야 한다는 것을 가리키기 위해 clear('0')된다.

(6) V (oVerflow flag) : overflow가 생기면 set된다. 즉,

① 연산 결과가 8bit인 경우 -128~+127, 16bit인 경우 -32768~+32767을 넘으면 set된다.

② 나눗셈의 경우, unsigned byte인 경우 몫>255 (0FFH) 일 때, unsigned word인 경우 몫>65535 (0FFFFH) 일 때, signed byte인 경우 -128(80H)>몫>+127(7FH) 일 때, signed word인 경우 -32768 (8000H)>몫>+32767(7FFFH) 일 때 set된다.

③ shift left 명령에서 shift하는 동안 operand의 최상위 bit가 변하면 set 된다.

(7) VT (oVerflow Trap flag) : V flag가 set되면 V flag는 set된다. VT flag는 특정 명령(CLRVT, JVT, JNVT)으로만 clear 시킬 수 있다. 따라서 긴 연산을 할 경우 각 명령을 실행한 후 V flag를 검사하는 것보다 모든 연산이 끝난 후 VT flag를 검사하는 것이 더 효율적이다.

(8) ST (STicky flag) : shift right 명령에서 '1'이 처음 carry flag로 shift된 후에 그 다음 shift에서 ST flag로 shift된다. 따라서 ST flag는 shift right 후에 소수점 이하의 미세한 보정에 사용한다.