Bitmanipuláció
Egy egész szám minden bitje alkalmas egy bináris érték tárolására.
Mivel sok helyzet hordoz bináris információt, például igaz vagy hamis, bevonás vagy kizárás, be vagy ki, egy N bites egész szám bináris reprezentációja tömör módot kínál N elem bináris állapotának kódolására.
Emiatt az assemblyben elengedhetetlen, hogy tudjunk bitekkel és bájtokkal manipulálni.
Az x86-64 utasításkészlet a bitmanipulációs utasítások széles választékát kínálja.
Egyes bitek manipulálása
Ezek az utasítások egyetlen biten működnek egy operanduson belül.
Mindegyikük két operandust vár; a második adja meg annak a bitnek az indexét, amelyre az első operandusban hatnak.
Mindegyikük átmásolja a kiválasztott bitet az átvitel jelzőbitbe (CF).
| Név |
Leírás |
bt |
átmásolja a bitet a CF-be, anélkül hogy módosítaná bármelyik operandust |
bts |
átmásolja a bitet a CF-be, és beállítja a céloperandusban |
btr |
átmásolja a bitet a CF-be, és törli a céloperandusban |
btc |
átmásolja a bitet a CF-be, és invertálja (átbillenti) a céloperandusban |
Bitműveletek
A bitműveletek egy operandus összes bitjén hajtódnak végre.
Mindegyikhez tartozik egy utasítás, amelynek a neve megegyezik az elvégzett bitművelet nevével:
| Név |
Leírás |
and |
1, ha mindkét bit 1 |
or |
1, ha a bitek közül legalább az egyik 1 |
xor |
1, ha a bitek eltérnek |
not |
1, ha a bit 0 volt; 0, ha a bit 1 volt |
A legtöbbjük két operandust vár, bitműveletet végez mindkettőn, és az eredményt a céloperandusban tárolja.
Kivétel a not, amely csak egy céloperandust vár.
Maszkok
Amikor az egyest bevonásként, a nullát pedig kizárásként értelmezzük, az egész számot bitmaszknak (vagy egyszerűen maszknak) nevezzük.
A bitmaszk „kiszűri” az elemeket, mert az i-edik biten álló nulla kizárja az i-edik elemet, az egyes pedig bevonja.
A bitmaszkot arra is gyakran használjuk, hogy egy egész szám bizonyos bitjeit bevonjuk, másokat pedig kizárjunk.
Például legyen A olyan egész szám, amelynek bináris reprezentációja:
| index |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
| bitek |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
Legyen továbbá M olyan egész szám, amelynek bináris reprezentációja:
| index |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
| bitek |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
Mindkettő 8 bites egész szám.
Ebben az esetben azt mondhatjuk, hogy M kijelöli A 0, 2 és 3 bitjét, a többit pedig kizárja.
A korábban tárgyalt bitműveleti utasítások hasznosak, amikor maszkokkal manipulálunk egész számokat.
Például:
- Ha törölni szeretnéd
A azon bitjeit, amelyeket M nem jelöl ki, végezd el a bitenkénti és műveletet: A AND M.
- Ha be szeretnéd állítani
A azon bitjeit, amelyeket M kijelöl, végezd el a bitenkénti vagy műveletet: A OR M.
A TEST utasítás
A test utasítás bitenkénti és műveletet végez a két operandus között, és az eredménynek megfelelően állítja be a jelzőbiteket.
Ha A az első operandus, B pedig a második:
| jelzőbit |
beáll, amikor |
CF |
mindig törlődik |
ZF |
A AND B == 0 |
SF |
az A AND B előjelbitje be van állítva |
OF |
mindig törlődik |
Ez az utasítás két operandust vár, és frissíti a jelzőbiteket, de nem módosítja az operandusait.
Eltolási műveletek
Ezek az utasítások a céloperandus bitjeit annyi pozícióval mozgatják el, amennyit a második operandus megad.
A második operandusnak konstans számnak (egy immediate-nek) vagy a cl regiszternek (az rcx legalsó 8 bitjének) kell lennie.
| Név |
Leírás |
shl/sal
|
Balra tolja a biteket |
shr/sar
|
Jobbra tolja a biteket |
Fontos, hogy a második operandusban szereplő érték 5 bitre van maszkolva, 64 bites céloperandus esetén pedig 6 bitre.
Az ezen túli biteket a processzor gyakorlatilag figyelmen kívül hagyja.
Ez azt jelenti, hogy a legnagyobb eltolás 31, 64 bites operandus esetén pedig 63.
Shl / Sal
A shl és a sal pontosan ugyanazt a műveletet végzi, az egyik a másik álneve.
Balra tolásnál azok a bitek, amelyek az eltolás hosszánál közelebb vannak a sorozat végéhez, először a CF-be kerülnek, majd elvesznek.
Ugyanakkor a sorozat elejére az eltolás hosszával megegyező számú, nullára törölt bit kerül.
Mivel egy egész szám minden bitje a 2 egy hatványát képviseli, az n pozícióval balra tolás megszorozza az egész számot 2ⁿ-nel.
Shr / Sar
Két utasítás tolja jobbra a biteket: a shr és a sar.
Bármelyik utasítás használatakor azok a bitek, amelyek az eltolás hosszánál közelebb vannak a sorozat elejéhez, először a CF-be kerülnek, majd elvesznek.
Ugyanakkor a sorozat végére az eltolás hosszával megegyező számú új bit kerül.
A kettő közötti különbség, hogy a shr 0-t ír a bal oldali végre, a sar pedig 1-et, ha a legmagasabb helyiértékű bit be volt állítva, egyébként 0-t.
Ez azt jelenti, hogy a sar megőrzi az előjelet előjeles egész szám eltolásakor.
Mivel egy egész szám minden bitje a 2 egy hatványát képviseli, az shr utasítással n pozícióval jobbra tolva előjel nélküli osztást végzel 2ⁿ-nel.
Hasonlóképpen a sar utasítással n pozícióval jobbra tolva előjeles osztást végzel 2ⁿ-nel.
Forgási műveletek
Ezek az utasítások a céloperandus bitjeit annyi pozícióval mozgatják el, amennyit a második operandus megad.
A második operandusnak konstans számnak (egy immediate-nek) vagy a cl regiszternek (az rcx legalsó 8 bitjének) kell lennie.
A forgatás és az eltolás között az a különbség, hogy a forgatás nem dob el és nem is ad hozzá biteket.
Azok a bitek, amelyeket egy eltolás elveszítene, helyette a túloldali végre kerülnek.
Így minden bit megmarad, csak helyet cserélnek.
| Név |
Leírás |
rol |
Balra forgatja a biteket |
ror |
Jobbra forgatja a biteket |
Fontos, hogy a második operandusban szereplő érték 5 bitre van maszkolva, 64 bites céloperandus esetén pedig 6 bitre.
Az ezen túli biteket a processzor gyakorlatilag figyelmen kívül hagyja.
Ez azt jelenti, hogy a legnagyobb forgatás 31, 64 bites operandus esetén pedig 63.
További bitmanipulációs utasítások
Vannak más hasznos bitmanipulációs utasítások is:
| Név |
Leírás |
popcnt |
Megszámolja a beállított bitek számát |
bsr |
Megadja a legmagasabb helyiértékű beállított bit indexét. Ha egy bit sincs beállítva, az eredmény nem meghatározott |
bsf |
Megadja a legalacsonyabb helyiértékű beállított bit indexét. Ha egy bit sincs beállítva, az eredmény nem meghatározott |
Ezek az utasítások mind 16 bites, 32 bites vagy 64 bites operandusokkal működnek.
8 bites operandusokkal nem használhatók.
Tanulófeladat
