2. 196을 배워보자

II. 196 Assember

II-II. 본격적인 196 어셈블리어

II-II-5. Stack과 subroutine 및 system 제어 명령

다음은 196KC의 stack/subroutine call/system 명령을 모두 정리한 것이다.

mnemonic	byte	state	operand		flags
			1st	2nd	Z	N	C	V	VT	ST	I	PSE
PUSH	1	6/8+CEA	waop
POP	1	8/11+CEA		waop
PUSHF	1	6/8			0	0	0	0	0	0	0	0
POPF	1	7/10
PUSHA	1	12/18			0	0	0	0	0	0	0	0
POPA	1	12/18
LCALL	3	11/13	disp-high	disp-low
SCALL	2	11/13	disp
RET	1	11/14
EI	1	2	enable interrupt (I=1)								1
DI	1	2	disable interrupt (I=0)								0
EPTS		2	enable PTS (PSE=1)									1
DPTS		2	disable PTS (PSE=0)									0
TRAP	1	16/18	(SP)←IP, IP←2010H
IDLPD	2	8/25	baop		0	0	0	0	0	0	0	0
RST	1	15	IP←2080H		0	0	0	0	0	0	0	0

<위의 표에 있는 operand 약어의 의미>

a/b : 'a'는 stack이 내부 memory에 있는 경우, 'b'는 stack이 외부 memory에 있는 경우이다.

II-II-5-1. Stack 제어 명령

프로그램에 있어서 stack은 data를 잠시 저장하는 장소라고 할 수 있다. 이미 알고 있는 것처럼 stack에서는 가장 나중에 들어간 data가 맨 처음 나오게 되어있다.(LIFO - Last In First Out, or FILO) 이 반대의 개념으로 Queue가 있을 것이다.(FIFO - First In First Out) Stack은 현재 stack의 꼭대기(TOP)를 가리키는 pointer (SP - Stack Pointer)와 실제 data가 있는 Stack 영역으로 구성되어 있다.

Stack에 data를 넣는 과정을 push라고 하며, data를 꺼내는 과정을 pop이라고 한다. 196에서는 16bit (word)단위로 data를 넣고 빼낼 수 있다. data를 넣으면, SP는 감소하게 되고, data를 빼내면 SP는 증가하게 된다. 또 196의 SP는 사용자가 마음대로 값을 설정하여 stack의 위치를 결정할 수 있게 해 준다. 내부 memory에 혹은 외부 memory에도 설정할 수 있다. 외부 memory에 stack을 설정하면 push와 pop을 하는 시간이 더 걸리게 된다.

(1) PUSH/POP (Push/Pop word)

word operand를 stack에 push/pop 하는 명령이다.

형식> PUSH <word operand> ; SP←SP-2, [SP]←<word operand>

POP <word operand> ; <word operand>←[SP], SP←SP+2

ex) LD SP, #0F0H ; 내부 register 영역에 stack 지정

LD 50H, #1234H -------- ①

PUSH 50H

CLR 50H -------- ②

: : :

POP 50H -------- ③

①명령까지 실행 후 ②명령까지 실행 후 ③명령까지 실행 후

	addr	low byte	high byte
	SP	F0H	00H
	50H	34H	12H
→	00F0H

	addr	low byte	high byte
	SP	EEH	00H
	50H	00H	00H
	:	:	:
→	00EEH	34H	12H
	00F0H

	addr	low byte	high byte
	SP	F0H	00H
	50H	34H	12H
	00EEH	34H	12H
→	00F0H

또 Stack의 다른 특징은 다음과 같다.

① stack은 memory의 높은 address부터 낮은 address로 커지게 된다. POP 명령은 SP를 2 증가시키고, PUSH 명령은 SP를 2 감소시킨다.

② PUSH/POP 에는 항상 word가 움직이므로, word operand를 사용해야 한다.

③ PUSH/POP 명령은 data가 있는 memory 위치를 SP가 지시하고 있기 때문에, LD 50H, 2[SP] 등의 명령을 사용하여, SP를 이용한 간접 번지 지정으로 stack에 있는 data를 access할 수 있다.

(2) PUSHF/POPF (Push/Pop Flags)

이는 PSW(Program Status Word)를 push/pop 하는 명령이다. PSW를 push하면 PSW는 0이 되어 interrupt는 disable되고, PSW하위의 interrupt mask 값도 push 된다. 산술 연산이나 그 외의 PSW에 영향을 주는 명령 후에 subroutine을 call한 경우, subroutine에 PSW의 값에 영향을 주는 명령들이 있다면, PSW의 값을 보존하기 위해서 routine 처음에 이같은 명령을 사용해야 한다.

형식> PUSHF ; SP←SP-2, [SP]←PSW, PSW←0(→interrupt disable)

POPF ; PSW←[SP], SP←SP+2

(3) PUSHA/POPA (Push/Pop All)

이 명령은 8096의 PUSHF/POPF를 보강하여, 80196에서 보강된 interrupt mask1의 값과 WSR의 값도 같이 push/pop하는 명령이다. 이 명령은 PSW와 interrupt1의 내용을 push/pop 하게 되며, 위와 마찬가지로 push 후의 PSW의 값은 0이 된다.

형식> PUSHA ; SP←SP-2, [SP]←PSW/INT_MASK, PSW←0(→interrupt disable)

; SP←SP-2, [SP]←INT_MASK1/WSR, INT_MASK1←0

POPA ; INT_MASK1/WSR←[SP], SP←SP+2

; PSW/INT_MASK←[SP], SP←SP+2

II-II-5-2. Subroutine call 명령

Subroutine은 프로그래머가 이름을 붙인 특별한 기능을 가진 프로그램 block이다. 예를 들어 특수한 계한을 한다던가, string을 LCD에 출력하는 block등이 될 것이다. 이러한 subroutine들은 프로그램의 어느 부분에서든지 사용할 수 있어야 한다. 따라서 subroutine은 분기와는 다르다는 것을 명심해야 한다. 또 이 subroutine은 한번 사용하고 난 뒤, 원래의 위치로 복귀해야 하므로, 분기(jump)와는 다르게 사용된다. 즉, subroutine은 call 명령에 의해 불러지고, return 명령에 의해 원래의 위치로 복귀하게 된다. 또 CALL과 RET에서는 위치를 기억하고 되돌아가기 위해서 stack을 사용한다.

프로그램에서 CALL을 하게 되면 변위 만큼의 위치로 Jump하게 된다. 그러나 여기서는 보통의 jump와는 달리 jump와 함께, CALL 다음 명령의 address를 (즉, 현재의 IP) stack에 저장한다. jump 후 subroutine을 실행이 모두 끝나면 return으로 main으로 복귀하게 되는데, 이때 return 명령은 stack에서 이전의 IP를 pop하여 현재의 IP에 넣게 된다. 이렇게 하면, call 이후의 명령으로 바로 복귀할 수 있다. 즉, CALL과 RET의 실행과정을 요약하면 다음과 같다.(실제로 일어나는 일)

CALL XXX ; SP←SP-2, [SP]←IP, IP←IP+displacement(jump)

RET ; IP←[SP], SP←SP+2

196KC에는 JUMP와 마찬가지로 LCALL과 SCALL이 있다.

(1) LCALL (Long Call)

이 명령은 현재 위치에서 -32768~32767의 위치(196KC의 모든 address space)에 있는 subroutine을 call 할 때 사용한다.

형식> LCALL <displacement word> ; 현재 위치에서 -32768~+32767의 위치로 branch

(2) SCALL (Short Call)

이 명령은 현재 위치에서 -1024~+1024(1K)의 위치에 있는 subroutine을 call 할 때 사용한다. SJMP에서와 마찬가지로, 이 명령은 LCALL보다 기계어 code가 1byte 작기 때문에 1K 이내의 subroutine을 call할 때 사용하면 memory를 절약할 수 있다.

형식> SCALL <displacement 11bit>

note> ASM96에서는 CALL 명령을 사용하면, assembler가 자동으로 SCALL/LCALL으로 변환해준다. 또 JMP에서와 마찬가지로 변위는 label을 사용하면 된다.

subroutine에서 stack을 사용할 경우 RET 전에 반드시 push한 data는 모두 pop해야 한다. 그렇지 않으면 예상치 못한 오류가 생길 것이다.

II-II-5-3. System 제어 명령

(1) EI/DI (Enable/Disable Interrupts)

maskable interrupt를 모두 enable/disable 한다.

형식> EI ; I flag=1

DI ; I flag=0

(2) EPTS/DPTS (Enable/Disble PTSs)

PTS(Peripheral Transaction Server)를 모두 enable/disable 한다.

형식> EPTS ; PSE flag=1

DPTS ; PSE flag=0

(3) TRAP

interrupt call의 일종으로, memory address 2010H로 jump한다. 동작은 다음과 같다.

SP←SP-2, (SP)←IP, IP←(2010H)

이 명령은 program을 debugging 할 때 사용하면 된다.

(4) RST (software Reset)

system을 reset하는 명령이다. 즉, PSW=0, IP는 2080H로 초기화되며, SFR도 초기값으로 setting된다. hardware reset과 같은 효과가 있다.

(5) IDLPD

이 명령은 CPU를 idle/power down mode로 들어가게 하거나 reset시킨다.

형식> IDLPD #key(byte)

key	기능
1	idle mode
2	power down mode
다른값	reset

       참고 : http://www.postech.ac.kr/group/poweron/ - lectures/Micro processor, controller, 동아리 강의

                         참고 서적 : Micro controller 80196 기초부터 응용까지 - 차영배 저

<Programming Exercise>

1. 다음 프로그램을 작성하라.

(1) byte register 20H에 있는 2개의 16진수를 ASCII code로 바꾸어서 byte register 30H, 31H에 저장하는 프로그램.

참고)

ASCII	Hex	ASCII	Hex
2FH	/	39H	9
30H	0	3AH	:
31H	1	40H	@
32H	2	41H	A
33H	3	42H	B
34H	4	43H	C
35H	5	44H	D
36H	6	45H	E
37H	7	46H	F
38H	8	47H	G

2. 다음 빈 칸을 채워보자.

명령	SP		20H	21H	22H	23H	24H	25H	stack 내용([SP])
	low	high							low	high
LD SP, #7EE0H
LD 50H, #0
ST 50H, [SP]
LD 20H, #1234H
LD 22H, #5678H
LD 24H, #0A0BH
PUSH 20H
PUSH 22H
PUSH 24H
XCH 20H, 22H
XCH 20H, 24H
POP 24H
POP 22H
POP 20H