home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Shareware Grab Bag / Shareware Grab Bag.iso / 007 / a86v310b.arc / 06INSTR.DOC < prev    next >
Text File  |  1987-09-26  |  16KB  |  317 lines

  1. CHAPTER 6    THE 86 INSTRUCTION SET                       6-1
  2.  
  3. Effective Addresses
  4.  
  5. Most memory data accessing in the 86 family is accomplished via
  6. the mechanism of the effective address.  Wherever an effective
  7. address specifier "eb", "ew" or "ed" appears in the list of 8086
  8. instructions, you may use a wide variety of actual operands in
  9. that instruction.  These include general registers, memory
  10. variables, and a variety of indexed memory quantities.
  11.  
  12. GENERAL REGISTERS: Wherever an "ew" appears, you can use any of
  13.    the 16-bit registers AX,BX,CX,DX,SI,DI,SP, or BP.  Wherever an
  14.    "eb" appears, you can use any of the 8-bit registers
  15.    AL,BL,CL,DL,AH,BH,CH, or DH.  For example, the "ADD ew,rw"
  16.    form subsumes the 16-bit register-to-register adds; for
  17.    example, ADD AX,BX; ADD SI,BP; ADD SP,AX.
  18.  
  19. MEMORY VARIABLES: Wherever an "ew" appears, you can use a word-
  20.    memory-variable.  Wherever an "eb" appears, you can use a
  21.    byte-memory-variable.  Variables are typically declared in the
  22.    DATA segment, using a DW declaration for a word-variable, or a
  23.    DB declaration for a byte-variable.  For example, you can
  24.    declare variables:
  25.  
  26.      DATA_PTR  DW ?
  27.      ESC_CHAR  DB ?
  28.  
  29.    Later, you can load or store these variables:
  30.  
  31.      MOV SI,DATA_PTR    ; load DATA_PTR into SI for use
  32.      LODSW              ; fetch the word pointed to by DATA_PTR
  33.      MOV DATA_PTR,SI    ; store the value incremented by the LODSW
  34.      MOV BL,ESC_CHAR    ; load the byte-variable ESC_CHAR
  35.  
  36.    Alternatively, you can address specific unnamed memory
  37.    locations by enclosing the location value in square brackets;
  38.    for example,
  39.  
  40.      MOV AL,[02000]     ; load contents of location 02000 into AL
  41.  
  42.    Note that A86 discerned from context (loading into AL) that a
  43.    BYTE at 02000 was intended.  Sometimes this is impossible, and
  44.    you must specify byte or word:
  45.  
  46.      INC B[02000]       ; increment the byte at location 02000
  47.      MOV W[02000],0     ; set the WORD at location 02000 to zero
  48.                                                           6-2
  49. INDEXED MEMORY: The 86 supports the use of certain registers as
  50.    base pointers and index registers into memory.  BX and BP are
  51.    the base registers; SI and DI are the index registers.  You
  52.    may combine at most one base register, at most one index
  53.    register, and a constant number into a run-time pointer that
  54.    determines the location of the effective address memory to be
  55.    used in the instruction.  These can be given explicitly, by
  56.    enclosing the index registers in brackets:
  57.  
  58.         MOV AX,[BX]
  59.         MOV CX,W[SI+17]
  60.         MOV AX,[BX+SI+5]
  61.         MOV AX,[BX][SI]5 ; another way to write the same instr.
  62.  
  63.    Or, indexing can be accomplished by declaring variables in a
  64.    based structure:
  65.  
  66.         STRUC [BP]         ; NOTE based structures are unique to A86!
  67.           BP_SAVE   DW ?
  68.           RET_ADDR  DW ?
  69.           PARM1     DW ?
  70.           PARM2     DW ?
  71.         ENDS
  72.         INC PARM1         ; equivalent to INC W[BP+4]
  73.  
  74.     Finally, indexing can be done by mixing explicit components
  75.     with declared ones:
  76.  
  77.         TABLE    DB  4,2,1,3,5
  78.         MOV AL,TABLE[BX]
  79.  
  80.  
  81. Segmentation and Effective Addresses
  82.  
  83. The 86 family has four segment registers, CS, DS, ES, and SS,
  84. used to address memory.  Each segment register points to 64K
  85. bytes of memory within the 1-megabyte memory space of the 86.
  86. (The start of the 64K is calculated by multiplying the segment
  87. register value by 16; i.e., by shifting the value left by one hex
  88. digit.)  If your program's code, data and stack areas can all fit
  89. in the same 64K bytes, you can leave all the segment registers
  90. set to the same value.  In that case, you won't have to think
  91. about segment registers--no matter which one is used to address
  92. memory, you'll still get the same 64K.  If your program needs
  93. more than 64K, you must point one or more segment registers to
  94. other parts of the memory space.  In this case, you must take
  95. care that your memory references use the segment registers you
  96. intended.
  97.  
  98. Each effective address memory access has a default segment
  99. register, to be used if you do not explicitly specify which
  100. segment register you wish.  For most effective addresses, the
  101. default segment register is DS.  The exceptions are those
  102. effective addresses that use the BP register for indexing.  All
  103. BP-indexed memory references have a default of SS.  (This is
  104. because BP is intended to be used for addressing local variables,
  105. stored on the stack.)
  106.                                                           6-3
  107. If you wish your memory access to use a different segment
  108. register, you provide a segment-override byte before the
  109. instruction containing the effective address operand.  In the A86
  110. language, you code the override by giving the name of the segment
  111. register you wish before the instruction mnemonic.  For example,
  112. suppose you want to load the AL register with the memory byte
  113. pointed to by BX.  If you code MOV AL,[BX], the DS register will
  114. be used to determine which 64K segment BX is pointing to.  If you
  115. want the byte to come from the CS-segment instead, you code CS
  116. MOV AL,[BX].  Be aware that the segment-override byte has effect
  117. only upon the single instruction that follows it.  If you have a
  118. sequence of instructions requiring overrides, you must give an
  119. override byte before every instruction in the sequence.  (In that
  120. case, you may wish to consider changing the value of the default
  121. segment register for the duration of the sequence.)
  122.  
  123. NOTE: This method for providing segment-overrides is unique to
  124. the A86 assembler!  The assemblers provided by Intel and IBM (MS-
  125. DOS) attempt to figure out segment allocation for you, and plug
  126. in segment-override bytes "behind your back".  In order to do
  127. this, those assemblers require you to inform them which variables
  128. and structures are pointed to by which segment registers.  That
  129. is what the ASSUME directive in those assemblers is all about.  I
  130. wrote Intel's first 86 assembler, ASM86, so I have been watching
  131. the situation since day one.  Over the years, I have concluded
  132. that the ASSUME-mechanism creates far, far more confusion that it
  133. solves.  So I scrapped it; and the result is an assembler with
  134. far less red tape.  But if your program needs more than 64K, you
  135. do have to manage those segment registers yourself; so take care!
  136.  
  137.  
  138. Effective Use of Effective Addresses
  139.  
  140. Remember that all of the common instructions of the 86 family
  141. allow effective addresses as operands.  (The only major functions
  142. that don't are the AL/AX specific ones: multiply, divide, and
  143. input/output).  This means that you don't have to funnel many
  144. through AL or AX just to do something with them.  You can perform
  145. all the common arithmetic, PUSH/POP, and MOVes from any general
  146. register to any general register; from any memory location
  147. (indexed if you like) to any register; and (this is most often
  148. overlooked) from any register TO memory.  The only thing you
  149. can't do in general is memory-to-memory.  Among the more common
  150. operations that inexperienced 86 programmers overlook are:
  151.  
  152.    * setting memory variables to immediate values
  153.    * testing memory variables, and comparing them to constants
  154.    * preserving memory variables by PUSHing and POPping them
  155.    * incrementing and decrementing memory variables
  156.    * adding into memory variables
  157.                                                           6-4
  158. Encoding of Effective Addresses
  159.  
  160. Unless you are concerned with the nitty-gritty details of 86
  161. instruction encoding, you don't need to read this section.
  162.  
  163. Every instruction with an effective address has an encoded byte,
  164. known as the effective address byte, following the 1-byte opcode
  165. for the instruction. (For obscure reasons, Intel calls this byte
  166. the ModRM byte.)  If the effective address is a memory variable,
  167. or an indexed memory location with a non-zero constant offset,
  168. then the effective address byte will be immediately followed by
  169. the offset amount.  Amounts in the range -128 to +127 are given
  170. by a single signed byte, denoted by "d8" in the table below.
  171. Amounts requiring a 2-byte representation are denoted by "d16" in
  172. the table below.  As with all 16-bit memory quantities in the 86
  173. family, the word is stored with the least significant byte FIRST.
  174.  
  175. The following table of effective address byte values is organized
  176. into 32 rows and 8 columns.  The 32 rows give the possible values
  177. for the effective address operand: 8 registers and 24 memory
  178. indexing modes.  A 25th indexing mode, [BP] with zero
  179. displacement, has been pre-empted by the simple-memory-variable
  180. case.  If you code [BP] with no displacement, you will get
  181. [BP]+d8, with a d8-value of zero.
  182.  
  183. The 8 columns of the table reflect further information given by
  184. the effective address byte.  Usually, this is the identity of the
  185. other (always a register) operand of a 2-operand instruction.
  186. Those instructions are identified by a "/r" following the opcode
  187. byte in the instruction list.  Sometimes, the information given
  188. supplements the opcode byte in identifying the instruction
  189. itself.  Those instructions are identified by a "/" followed by a
  190. digit from 0 through 7.  The digit tells which of the 8 columns
  191. you should use to find the effective address byte.
  192.  
  193. For example, suppose you have a perverse wish to know the precise
  194. bytes encoded by the instruction SUB B[BX+17],100.  This
  195. instruction subtracts an immediate quantity, 100, from an
  196. effective address quantity, B[BX+17].  By consulting the
  197. instruction list, you find the general form SUB eb,ib.  The
  198. opcode bytes given there are 80 /5 ib.  The "/5" denotes an
  199. effective-address byte, whose value will be taken from column 5
  200. of the table below.  The offset 17 decimal, which is 11 hex, will
  201. fit in a single "d8" byte, so we take our value from the "[BX] +
  202. d8" row.  The table tells us that the effective address byte is
  203. 6F.  Immediately following the 6F is the offset, 11 hex.
  204. Following that is the ib-value of 100 decimal, which is 64 hex.
  205. So the bytes generated by SUB B[BX+17],100 are 80 6F 11 64.
  206.                                                           6-5
  207.  
  208. Table of Effective Address byte values
  209.  
  210. s  =    ES   CS   SS   DS
  211. rb =    AL   CL   DL   BL   AH   CH   DH   BH
  212. rw =    AX   CX   DX   BX   SP   BP   SI   DI
  213. digit=   0    1    2    3    4    5    6    7
  214.                                                Effective
  215. EA byte                                         address:
  216. values: 00   08   10   18   20   28   30   38    [BX + SI]
  217.         01   09   11   19   21   29   31   39    [BX + DI]
  218.         02   0A   12   1A   22   2A   32   3A    [BP + SI]
  219.         03   0B   13   1B   23   2B   33   3B    [BP + DI]
  220.         04   0C   14   1C   24   2C   34   3C    [SI]
  221.         05   0D   15   1D   25   2D   35   3D    [DI]
  222.         06   0E   16   1E   26   2E   36   3E    d16 (simple var)
  223.         07   0F   17   1F   27   2F   37   3F    [BX]
  224.         40   48   50   58   60   68   70   78    [BX + SI] + d8
  225.         41   49   51   59   61   69   71   79    [BX + DI] + d8
  226.         42   4A   52   5A   62   6A   72   7A    [BP + SI] + d8
  227.         43   4B   53   5B   63   6B   73   7B    [BP + DI] + d8
  228.         44   4C   54   5C   64   6C   74   7C    [SI] + d8
  229.         45   4D   55   5D   65   6D   75   7D    [DI] + d8
  230.         46   4E   56   5E   66   6E   76   7E    [BP] + d8
  231.         47   4F   57   5F   67   6F   77   7F    [BX] + d8
  232.         80   88   90   98   A0   A8   B0   B8    [BX + SI] + d16
  233.         81   89   91   99   A1   A9   B1   B9    [BX + DI] + d16
  234.         82   8A   92   9A   A2   AA   B2   BA    [BP + SI] + d16
  235.         83   8B   93   9B   A3   AB   B3   BB    [BP + DI] + d16
  236.         84   8C   94   9C   A4   AC   B4   BC    [SI] + d16
  237.         85   8D   95   9D   A5   AD   B5   BD    [DI] + d16
  238.         86   8E   96   9E   A6   AE   B6   BE    [BP] + d16
  239.         87   8F   97   9F   A7   AF   B7   BF    [BX] + d16
  240.         C0   C8   D0   D8   E0   E8   F0   F8    ew=AX   eb=AL
  241.         C1   C9   D1   D9   E1   E9   F1   F9    ew=CX   eb=CL
  242.         C2   CA   D2   DA   E2   EA   F2   FA    ew=DX   eb=DL
  243.         C3   CB   D3   DB   E3   EB   F3   FB    ew=BX   eb=BL
  244.         C4   CC   D4   DC   E4   EC   F4   FC    ew=SP   eb=AH
  245.         C5   CD   D5   DD   E5   ED   F5   FD    ew=BP   eb=CH
  246.         C6   CE   D6   DE   E6   EE   F6   FE    ew=SI   eb=DH
  247.         C7   CF   D7   DF   E7   EF   F7   FF    ew=DI   eb=BH
  248.  
  249. d8 denotes an 8-bit displacement following the EA byte,
  250. to be sign-extended and added to the index.
  251.  
  252. d16 denotes a 16-bit displacement following the EA byte,
  253. to be added to the index.
  254.  
  255. Default segment register is SS for effective addresses containing
  256. a BP index; DS for other memory effective addresses.
  257.                                                           6-6
  258. How to Read the Instruction Set Chart
  259.  
  260. The chart below summarizes the machine instructions you can
  261. program with A86.  In order to use the chart, you need to learn
  262. the meanings of the specifiers (each given by 2 lower-case
  263. letters), that follow most of the instruction mnemonics.  Each
  264. specifier indicates the type of operand (register byte, immediate
  265. word, etc.) that follows the mnemonic to produce the given
  266. opcodes.
  267.  
  268. "c" means the operand is a code label, pointing to a part of the
  269.     program to be jumped to or called.  A86 will also accept a
  270.     constant offset in this place (or a constant segment-offset
  271.     pair in the case of "cd").  "cb" is a label within about 128
  272.     bytes (in either direction) of the current location.  "cw" is
  273.     a label within the same code segment as this program; "cd" is
  274.     a pair of constants separated by a colon-- the segment value
  275.     to the left of the colon, and the offset to the right.  Note
  276.     that in both the cb and cw cases, the object code generated
  277.     is the offset from the location following the current
  278.     instruction, not the absolute location of the label operand.
  279.     In some assemblers (most notably for the Z-80 processor) you
  280.     have to code this offset explicitly by putting "$-" before
  281.     every relative jump operand in your source code.  You do NOT
  282.     need to, and should not do so with A86.
  283.  
  284. "e" means the operand is an Effective Address.  The concept of an
  285.     Effective Address is central to the 86 machine architecture,
  286.     and thus to 86 assembly language programming.  It is
  287.     described in detail at the start of Chapter 8.  We summarize
  288.     here by saying that an Effective Address is either a general-
  289.     purpose register, a memory variable, or an indexed memory
  290.     quantity.  For example, the instruction "ADD rb,eb" includes
  291.     the instructions: ADD AL,BL, or ADD CH,BYTEVAR, or ADD
  292.     DL,B[BX+17].
  293.  
  294. "i" means the operand is an immediate constant, provided as part
  295.     of the instruction itself.  "ib" is a byte-sized constant;
  296.     "iw" is a constant occupying a full 16-bit word.  The operand
  297.     can also be a label, defined with a colon.  In that case, the
  298.     immediate constant which is the location of the label is
  299.     used.  Examples:  "MOV rw,iw" includes the instructions: MOV
  300.     AX,17, or MOV SI,VAR_ARRAY, where "VAR_ARRAY:" appears
  301.     somewhere in the program, defined with a colon.  NOTE that if
  302.     VAR_ARRAY were defined without a colon, e.g., "VAR_ARRAY DW
  303.     1,2,3", then "MOV SI,VAR_ARRAY" would be a "MOV rw,ew" NOT a
  304.     "MOV rw,iw".  The MOV would move the contents of memory at
  305.     VAR_ARRAY (in this case 1) into SI, instead of the location
  306.     of the memory. To load the location, you can code "MOV
  307.     SI,OFFSET VAR_ARRAY".
  308.  
  309. "m" means a memory variable or an indexed memory quantity; i.e.,
  310.     any Effective Address EXCEPT a register.
  311.  
  312. "r" means the operand is a general-purpose register.  The 8 "rb"
  313.     registers are AL,BL,CL,DL,AH,BH,CH,DH; the 8 "rw" registers
  314.     are AX,BX,CX,DX,SI, DI,BP,SP.
  315.  
  316.  
  317.