РЕГИСТРЫ И РЕГИСТРОВЫЕ ПАРЫ
РЕГИСТРЫ И РЕГИСТРОВЫЕ ПАРЫ
Для общения с компьютером на уровне машинных кодов необходимо усвоить еще одно новое понятие кроме таких, как память, адрес, байт, бит, с которыми, надеемся, вы уже достаточно неплохо разобрались. Речь идет о регистрах микропроцессора. Регистры можно представить как совершенно особые внутренние ячейки памяти, являющиеся неотъемлемой частью центрального процессора. Роль их настолько важна, что практически ни одна операция не обходится без участия регистров, а различные арифметические и логические действия без них и вовсе невозможны.
Мы назвали регистры особыми ячейками, но в чем же их особенность и чем они отличаются от ячеек обычной оперативной памяти? Впервую очередь их особенность проявляется в том, что регистры не равноценны, то есть действия, допустимые с использованием одного регистра невозможны с другими и наоборот. Кроме того, если значения одних регистров можно изменять непосредственно, записывая в них те или иные числа, то другие изменяются автоматически, и узнать их содержимое возможно только лишь косвенными методами.
Другая особенность регистров состоит в том, что для обращения к ним используются не адреса, а собственные имена, состоящие из одной или двух букв латинского алфавита (конечно же, имена присутствуют только в языке ассемблера, а не в машинных кодах команд).
Есть и еще одно свойство, отличающее регистры от ячеек памяти - это способность их объединяться определенным образом, составляя регистровые пары. Во всем же остальном они очень схожи с отдельными ячейками памяти компьютера. Они также имеют размер байта (8 бит), в них можно записывать числа и читать их значение (за исключением системных регистров), информация в них может сохраняться, как и в памяти, до тех пор, пока не будет изменена программой.
Все регистры могут быть подразделены на несколько групп, учитывая характер функций, которые они выполняют. Начнем с самой многочисленной и наиболее важной группы - с так называемых регистров общего назначения или регистров данных. Их насчитывается семь: A, B, C, D, E, H и L. Как уже говорилось, каждый регистр может использоваться лишь в строго определенных операциях и каждый из них в этом смысле уникален. Например, регистр A (часто называемый аккумулятором) участвует во всех арифметических и логических операциях, результат которых мы получаем в том же регистре A. Использование регистра B наиболее удобно при организации циклов. При этом он выполняет роль, схожую с обязанностями управляющих переменных циклов FOR...NEXT в Бейсике. Другие регистры проявляют свою индивидуальность, преимущественно, объединившись в пары. Возможны следующие регистровые пары: BC, DE и HL. И вам следует запомнить, что никаких других вариантов соединения регистров не существует.
Из сказанного может создаться впечатление, что аккумулятор остался в одиночестве, не найдя своей половинки. Однако это не совсем так. На самом деле существует пара и для него. Просто пока мы сознательно умалчиваем об этом, так как регистр, дополняющий аккумулятор до пары, имеет совершенно особый статус и заслуживает отдельного разговора, который мы поведем в разделе главы 5.
Каждая из регистровых пар так же, как и любой из отдельных регистров, выполняет вполне конкретные, возложенные именно на нее функции. Так пара BC часто используется, подобно регистру B в качестве счетчика в циклах. HL несет наибольшую нагрузку, играя примерно ту же роль, что и аккумулятор: только с этой парой можно выполнять арифметические действия. Пара DE зачастую адресует пункт назначения при перемещениях данных из одной области памяти в другую.
Работая с регистровыми парами, приходится иметь дело с двухбайтовыми величинами. Поэтому необходимо четко представлять, как такие числа хранятся в памяти и каким образом они размещаются на регистрах. В Бейсике вам, вероятно, уже доводилось сталкиваться с подобной задачей. Если вы пользовались оператором POKE и функцией PEEK, например, для изменения или чтения системных переменных, то вам уже должно быть известно, что двухбайтовые значения хранятся в памяти, как правило, в обратном порядке - сначала младший байт, затем старший. Это можно продемонстрировать на таких примерах: число 1 запишется в памяти в виде последовательности байтов 1 и 0; у числа 255 старшая часть также равна нулю, поэтому оно будет представлено как 255 и 0; следующее число 256, расположившись в двух ячейках, будет выглядеть как 0 и 1. На всякий случай напомним вам способ, позволяющий разложить любое число из диапазона 0...65535 на два байта и определить значения старшей и младшей половинки:
LET high= INT(N/256): REM Старшая часть LET low=N-256*high: REM Младшая часть
Вам также часто придется сталкиваться с необходимостью изменять только старший или только младший регистр в регистровых парах. Поэтому следует хорошенько запомнить правило, которому подчиняются регистры при объединении. Оказывается, порядок здесь прямо противоположный по сравнению с числами в памяти - первым записывается старший регистр, а за ним младший. То есть в паре BC старшим окажется регистр B, в DE - D, а в HL - H. Чтобы лучше запомнить это, можете представить имя регистровой пары HL как сокращения английских слов HIGH (высокий, старший) и LOW (низкий, младший), а то, что порядок следования старшей и младшей половинок в остальных парах аналогичен, это уже само собой разумеется.
К следующей группе относятся два индексных регистра, имена которых начинаются с буквы I (Index) - IX и IY. В отличие от регистров данных, индексные регистры состоят из 16 разрядов, то есть являются как бы неделимыми регистровыми парами. (На самом деле существуют методы разделения индексных регистров на 8-разрядные половинки, что уже относится к программистским изощрениям. Об этих методах вы можете узнать из .) В основном они применяются при обработке блоков данных, массивов или разного рода таблиц, но также вполне могут использоваться и как обычные регистры общего назначения. Удобство употребления этих регистров заключается в том, что они позволяют обратиться к любому элементу массива или таблицы без изменения содержимого самого регистра, а лишь указанием величины смещения для данного элемента (иначе, его номера или индекса, например, IX+5). Заметим, что регистр IY обычно адресует область системных переменных Бейсика и поэтому отчасти и только в компьютерах ZX Spectrum может быть отнесен к следующей группе - системным регистрам.
К системным или иначе - аппаратным регистрам относятся: указатель вершины стека SP (Stack Point), вектор прерываний I (Interrupt) (точнее, этот регистр содержит старший байт адреса векторов прерываний; позднее мы подробно расшифруем это понятие) и регистр регенерации R. Первый из них, так же, как и индексные регистры, имеет 16 разрядов, разделить которые на 8-битовые половинки нет никакой возможности. Но это и не нужно, ведь регистр SP служит для вполне определенных целей - указывает адрес вершины области машинного стека, как это и следует из его названия. Хотя с ним и можно обращаться, как с обычным регистром данных (записывать или читать из него информацию), но делать это нужно, совершенно точно представляя, что при этом происходит. Обычно же за регистром SP следит микропроцессор и изменяет его так, как надо при выполнении некоторых команд. Например, без этого регистра оказались бы совершенно невозможны вызовы подпрограмм с нормальным возвратом из них в основную программу.
Регистры I и R, в противоположность всем прочим, никогда не объединяются в пары и существуют только по отдельности. Содержимое вектора прерываний I также может быть изменено программным путем, однако делать этого не стоит до тех пор, пока вы не разберетесь с таким достаточно сложным вопросом, как прерывания. Что же касается регистра R, то читать из него можно, а вот записывать в него информацию в большинстве случаев бесполезно, так как он изменяется аппаратно. Правда, используется для аппаратных нужд только 7 младших разрядов, так что, если вам для чего-то окажется достаточно одного бита, можете хранить его в старшем разряде регистра регенерации.
В свое время мы подробно расскажем о применении всех существующих регистров, а сейчас закончим этот краткий обзор и займемся другими вопросами.
