Befehlssatz und Pseudobefehle

Die Registermaschine der Online-IDE orientiert sich sehr start an der Minimaschine von Herrn Wiedemann und der Assemblersprache, wie sie im bayerischen Abitur Verwendung findt. Sie besitzt neben dem Programmzähler (engl. program counter, kurz: PC) und dem Stack Pointer (SP) nur ein einziges Arbeitsregister, den Akkumulator (AC). Jeder Speicherzelle der Registermaschine ist 16 Bit breit und wird von den Befehlen vorzeichenbehaftet interpretiert.

Neben den gleich nachfolgenden Maschinensprachebefehlen gibt es noch Pseudobefehle zur Steuerung des Compilers, siehe unten.

Befehlssatz

Laden und Speichern

Assemblerbefehl (Opcode mit Beispiel-Operanden)	Bedeutung
LOAD 100	Lade den Wert der Speicherzelle 100 in den Akkumulator
LOADI 5	Lädt den Wert 5 in den Akkumulator ("Load immediate")
STORE 102	Schreibe eine Kopie des Akkumulatorwertes in die Speicherzelle 102

Arithmetische Befehle (direkte Adressierung)

ADD 101	Addiere den Wert der Speicherzelle 101 zum Akkumulator
SUB 101	Subtrahiere den Wert der Speicherzelle 101 vom Akkumulator
MUL 101	Multipliziere den Akkumulator mit dem Wert der Speicherzelle 101
DIV 101	Dividiere den Akkumulator durch den Wert der Speicherzelle 101
MOD 101	Berechne den Rest der Division des Akkumulators durch den Wert der Speicherzelle 101 und lege ihn dann im Akkumulator ab.

Arithmetische Befehle (Immediate-Adressierung)

ADDI 12	Addiere den Wert 12 zum Akkumulator
SUBI 12	Subtrahiere den Wert 12 vom Akkumulator
MULI 12	Multipliziere den Akkumulator mit dem Wert 12
DIVI 12	Dividiere den Akkumulator durch den Wert 12
MODI 12	Berechne den Rest der Division des Akkumulators durch den Wert 12 und lege ihn dann im Akkumulator ab.

"An operand that is directly encoded as part of a machine instruction is called an immediate operand."
Der (wenig gebräuchliche) deutsche Begriff dazu lautet "unmittelbare Adressierung".

Logische Befehle (direkte Adressierung)

AND 125	Logische Und-Verknüpfung des Wertes im Akkumulator mit dem Wert der Speicherzelle 125
OR 125	Logische Oder-Verknüpfung des Wertes im Akkumulator mit dem Wert der Speicherzelle 125
XOR 125	Logische XOR-Verknüpfung des Wertes im Akkumulator mit dem Wert der Speicherzelle 125
NOT	Bitweise logische Invertierung des Wertes im Akkumulator

Logische Befehle (immediate-Adressierung)

ANDI 12	Logische Und-Verknüpfung des Wertes im Akkumulator mit dem Wert 12
ORI 12	Logische Oder-Verknüpfung des Wertes im Akkumulator mit dem Wert 12
XORI 12	Logische XOR-Verknüpfung des Wertes im Akkumulator mit dem Wert 12

Vergleichsbefehle

CMP 125	Vergleicht den Akkumulator mit dem Wert der Speicherzelle 125 und setzt Null- und Negativflag entsprechend
CMPI 12	Vergleicht den Akkumulator mit dem Wert 12 und setzt Null- und Negativflag entsprechend

Sprungbefehle

JMP Adresse	Springt immer zur Adresse ("unbedingter Sprungbefehl")
JEQ Adresse ("Jump if equal")	Springt zur Adresse, wenn das Z-Flag gesetzt ist, d.h. wenn das Ergebnis der letzten Operation 0 war bzw. wenn die letzten beiden mit CMP verglichenen Werte gleich waren.
JNE Adresse ("Jump if not equal")	Springt zur Adresse, wenn das Z-Flag nicht gesetzt ist, d.h. wenn das Ergebnis der letzten Operation nicht 0 war. bzw. wenn beim letzten Vergleich mit CMP der Wert des Akkumulators und der damit verglichene Wert nicht gleich waren.
JGT Adresse ("Jump if greater")	Springt zur Adresse, wenn das Ergebnis der letzen Operation positiv (> 0) war, d. h. weder N noch Z-Flag sind gesetzt bzw. wenn beim letzten Vergleich mit CMP der Wert im Akkumulator größer war als der damit verglichene Wert
JGE Adresse ("Jump if greater or equal")	Springt zur Adresse, wenn das Ergebnis der letzen Operation nicht negativ war, d. h. das N-Flag nicht gesetzt ist bzw. wenn beim letzten Vergleich mit CMP der Wert im Akkumulator größer oder gleich war als der damit verglichene Wert
JLT Adresse ("Jump if lower")	Springt zur Adresse, wenn das Ergebnis der letzen Operation negativ (< 0) war, d. h. das N-Flag ist gesetzt bzw. wenn beim letzten Vergleich mit CMP der Wert im Akkumulator kleiner war als der damit verglichene Wert
JLE Adresse ("Jump if lower or equal")	Springt zur Adresse, wenn das Ergebnis der letzen Operation nicht positiv war, d. h. das N-Flag oder das Z-Flag ist gesetzt bzw. wenn beim letzten Vergleich mit CMP der Wert im Akkumulator kleiner oder gleich war als der damit verglichene Wert

Für die bedingten Sprungbefehle gibt es noch einen weiteren Satz von Mnemonics, deren Bedeutung direkt auf die maßgeblichen Flags im Statusregister abzielen. Sie sind aber beim Programmieren weniger intuitiv, z.B. sind folgende Befehle identisch:

Befehl	…ist identisch mit	Bedeutung
JMPZ	JEQ	Jump if zero-flag is set
JMPNZ	JEQ	Jump if zero-flag is not set
JMPN	JLT	Jump if negative-flag is set
JMPP	JGT	Jump if negative-flag is not set/"jump if positive"
JMPC		Jump if carry-flag is set
JMPNC		Jump if carry-flag is not set
JMPV		Jump if overflow-flag is set
JMPNV		Jump if overflow-flag is not set

Bitshift-Befehle

shr Adresse ("Shift right")	Schiebt die Bits im Akkumulator nach rechts. Die Anzahl der Stellen, um die geschoben wird, ergibt sich aus dem Wert an der angegebenen Speicheradresse. Der Wert des letzten "herausgeschobenen" bits wird im Carry-Flag abgelegt.
shl Adresse ("Shift left")	Schiebt die Bits im Akkumulator nach rechts. Die Anzahl der Stellen, um die geschoben wird, ergibt sich aus dem Wert an der angegebenen Speicheradresse. Der Wert des letzten "herausgeschobenen" bits wird im Carry-Flag abgelegt.
shri Wert ("Shift right")	Schiebt die Bits im Akkumulator nach rechts. Die Anzahl der Stellen, um die geschoben wird, ergibt sich aus dem Operanden. Der Wert des letzten "herausgeschobenen" bits wird im Carry-Flag abgelegt.
shli Wert ("Shift left")	Schiebt die Bits im Akkumulator nach rechts. Die Anzahl der Stellen, um die geschoben wird, ergibt sich aus dem Operanden. Der Wert des letzten "herausgeschobenen" bits wird im Carry-Flag abgelegt.

Sprungmarken statt Speicheradressen

Es ist müßig, die Zieladressen der Sprungbefehle jeweils "von Hand" zu ermitteln. Daher nutzen wir im folgenden Sprungmarken, deren Bezeichner wir uns frei ausdenken dürfen. Der Assembler bestimmt beim Übersetzen des Programms dann automatisch die korrekte Zieladresse.

Beispiel:

    LOADI 0
s1: ADDI 1
    CMP 100
    JLT s1
    HOLD

Der Befehl JLT s1 bewirkt hier, dass genau dann zur Sprungmarke s1 gesprungen wird, wenn der Wert des Akkumulators kleiner als 100 ist.

Symbolische Adressierung

Das folgende Programm quadriert den Wert 12, der in Speicherstelle 100 abgelegt ist, und legt das Ergebnis in Speicherstelle 101 ab:

LOAD 100
MUL 100
Store 101
HOLD

Um das Programm zu verstehen, muss man sich merken, dass in Speicherstelle 100 der zu quadrierende Wert steht und in Speicherstelle 101 das Ergebnis der Berechnung abgelegt wird. Bei größeren Programmen gibt es sehr viele solcher Speicherstellen, deren Bedeutung man kennen muss, um das Programm zu verstehen. Um das zu erleichtern, ermöglicht uns der Compiler, Arbeitsspeicher zu reservieren und mit leicht eingängigen Bezeichnern zu benennen. Beim Übersetzen des Programms setzt er dann anstelle der Bezeichner die korrekten Adressen ein.
Unser Beispielprogramm kann mithilfe der symbolischen Adressierung folgendermaßen formuliert werden:

LOAD a
MUL a
STORE quadrat
HOLD

a:        WORD    12
quadrat:  WORD     0

Die Zeile a: WORD 12 weist den Compiler an, Speicherplatz in der Größe eines WORD (== 16 Bit) zu reservieren und fortan statt a die Adresse dieses Speicherplatzes einzusetzen.

Symbolische Adressierung ist sehr praktisch, weil

Speicherplätze mit sprechenden Bezeichnern versehen werden können,
sich der Compiler um die Reservierung des Speicherplatzes kümmert und
der Compiler beim Kompilieren auch gleich den angegebenen Startwert in den Speicherplatz schreibt.

Bemerkung:

In den Hinweisen zur schriftlichen Abiturprüfung (Seite 5) heißt es:
Bei Registermaschinenprogrammen werden Speicherzellen und Sprungmarken bevorzugt symbolisch adressiert. Dies verbessert die Lesbarkeit und erleichtert das Erstellen und Korrigieren von Registermaschinenprogrammen.