TA的每日心情 | 慵懒
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发表于 2015-3-3 00:57:37
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第三节：这条路不对，我要绕过去
本章附件：68000指令参考手册
 68000.pdf (822.2 KB) 68000.pdf (822.2 KB)
下载次数: 24
2007-9-20 13:55
我们经常会碰到走到岔路路的情形，生活中如此，RPG游戏中也如此，在看过攻略或撞过墙以后，我们肯定会知道到底该往哪条分支路线走。这些决策都是在我们脑中完成的，那怎样让68K CPU完成类似的操作，让我们的程序流程按着一定的条件走我们想走的分支路线呢？简单的概括就是一个比较和跳转的过程。
在这一节中，我会穿插强化一下上一节讲的内容，所以请务必看熟上两小节内容，至少是大部分内容。
MOVE指令的各种形式：
MOVE指令有很多其他形式，比如MOVEA, MOVEM, MOVEP和MOVEQ，它们对于数据的传送方式各有不同，编译后生成的二进制机器码也不同，一般在编译时，编译器会选择合适的形式，但有些时候你必须在写代码的时候就按情况手工指定（编译器毕竟不如人那么万能）。。
===
MOVEA是复制一个地址值到地址寄存器：
语法：movea address,a0-a7
举例：
movea #$FF0000,a0 ;执行后，a0里存储的就是$FF0000，以后用(a0)就可以读出FF0000地址里的数据
movea (a0)+,a5 ;执行后，把FF0000里存的一个数复制到a5，然后a0自增
movea d0,a3 ;把d0里的值复制到a3
注意我之前讲过的，不要去用a7（并不是不能用，只是在你了解它用途前最好先不要动它，我之后会讲解他的实际用途）
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插入一个知识点：Label，中文一般译作标签
和basic还有c语言差不多，他的格式类似于：
.....
bra Label ;跳转到下面的Label处，然后继续执行，如果是用过C，那你可以理解为goto语句
.....
Label:
.....
就是这样，Label没有什么太多可说的，但你在之后的汇编开发中经常要用到。
===
跳转指令（本节重点开始了）：
刚刚在讲Label的例子时用到了bra，他的全称是branch，就是无条件跳转
实际上跳转指令还有很多，因为他们打头都为B，所以一般被称为Bcc，cc就是以一个68000状态寄存器的值来进行跳转的条件
比如有：
BEQ Branch if equal 如果相等则跳转
BNE Branch if not equal 如果不相等则跳转
具体的下一节会详细讲解，不过仅根据这两个我们就可以看到，实际这些跳转指令和他们的英文全称只见很容易联系起来，因而数量虽然比较多但也不会太难记。
不过撇开这些有条件的跳转，我们先来仔细看看无条件跳转，无条件跳转有两种：
BRA 这个就是我们刚才Label例子里用的，一个短跳转
BRA的参数是一个16位的偏移量，也就是说刚才例子里那个bra Label实际对程序来说只是bra #$????(此处????是一个16进制数)
实际CPU执行时遇到BRA #$FF就往后跳过FF个字节（256字节）的地址然后执行那个地址里的指令
bra.b的跳转范围在-127...127，bra.w的跳转范围在-32 768...32 768
JMP 这个是长跳转，和BRA的区别就是他的参数是一个32位的绝对地址，也就是可以从$00000000一直到$FFFFFFFF
远大于Genesis的实际内存范围，所以用这个指令可以在Genesis系统的任意部分跳来跳去，也就可以做很多很强的事情
比如说，把卡带ROM里的一部分代码解压到系统内存，然后一个JMP，跳到内存的指定地址开始执行
最后再一个JMP跳会卡带ROM的范围继续执行卡带里的程序等等
这不是瞎想出来的，Sonic3里就有这样的代码，另外在Sega Game Can这个Sega CD游戏中，那些小游戏也是这样处理的。
你肯定会有疑问，JMP既然可以在全部范围内跳转，为什么不都用JMP来写代码？关键就在于生成的代码大小，因为参数是32位的，所以就编译后生成的机器码来说，JMP的要比BRA多将近一半，对于容量有限的卡带，字节数就是金钱，就是成本，区别就在这里。
比较了BRA和JMP，不得不提另一组B和J打头的指令，BSR和JSR：
BSR Branch to SubRoutine 跳转到子程序，如果你写过basic，那很好理解，就是GoSub了，它比BRA多做了一步，就是在跳转前先保留下一条指令的地址，然后让CPU去执行那段分支程序，一旦遇到rts指令，就返回到那条保留好的地址继续执行。这样就相当去调用了一段子程序后，返回原先的调用点，继续执行下去。
JSR Jump to SubRoutine 看过BRA和JMP的区别，不难猜到这条指令的含义吧。没错，就是接受参数的不同，BSR范围有限，而JSR可以在全机的整个内存访问范围内跳转。
例子：
jsr $FFFFFFF0
jsr Label
jsr a0
搞清楚这两组功能类似的B打头和J打头的指令还是必要的，尤其是在对rom做一些小hack的时候，插入或修改了一些自己的代码以后，你必须搞清改用B跳还是J跳引导原程序走到你写的代码上去。搞错了，执行是会出错的。
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a7寄存器派什么用？
上一节我说了不要随便动a7寄存器，那他派什么用处呢？刚才那段BSR的介绍里里我提到了BSR比BRA多了一步保存返回地址的操作，这个返回地址必然是保存在一个内存区域里，这个区域叫做栈，随便找本汇编书都可以把栈的概念讲得很透彻，但我还是简单概括一下。栈就像一卷用来放硬币牛皮纸小卷（见过新包装好的一卷卷的1元硬币吗，没见过的话去超市问问超市阿姨。。。），硬币一个一个堆叠进去的话，如果不用暴力，那么你想取出硬币时必须再一个一个取出来，最后放进去的最先取出，也就是所谓的后进先出。
而a7这个寄存器就是用来保存栈顶地址指针的寄存器（你可以想象成那卷硬币的开口处），每存入一个数据前，a7里的数据自减一次。举例来说，系统初始时，a7指向$1000000，这是Genesis的内存末端，我们执行了一个涉及栈操作的指令后（比如BSR），某个longword型数据要入栈，那么a7=a7-4，a7就变成了$FFFFFC，然后把那个数据写入(a7)也就是写入$FFFFFC，这样入栈过程就完成了，要出栈时（比如BSR所跳到的SubRoutine结束，执行rts时），只要直接读取(a7)，然后a7=a7+4就可以了。根据入栈和出栈数据的长度不同，a7的自增或自减的数也不同。
那么a7到底可不可以改动呢？当然你硬要改也是可以的，毕竟一卷硬币你用刀把中间划开也是可以从中取出硬币的。但请记得在改动a7以前，把他的值保存在内存的某个你指定的地方，以便恢复，否则栈一旦乱了，你的所有程序很有可能都会乱套（99.99%的程序在执行时要用到栈空间来存放临时数据）。
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先前讲完了无条件跳转，那肯定还要讲有条件跳转
那有一个问题就是条件的来源是什么？
条件在高级语言中一般就是if之后的括号里的东西，比如
if (var1>0) then {do something;}
这里var1>0就是条件，如果var1比0大，那么条件为真，如果var1小于等于0那么条件为假
这个比较过程在汇编里不能直接用XXX>YYY来写，而要用cmp也就是compare来做比较：
movea.l var1,a0 ;把var1这个地址复制到a0
cmp.b (a0),0 ;比较a0地址里的数，也就是var1地址处的数和0的大小，比较方法是用后一个数减前一个数
ble.w Label1 ;如果关系是小于，也就是说后一个数小于前一个，就跳到Label1处去
;这里我用ble.w，因为我假设中间省略的代码大于127，用ble.b不够，实际应用中，如果距离短，也可用ble.b
......
Label1:
......
var1:
dc.b $4 ;定义一个数字等于4，因为它紧接着标签var1，所以它的地址实际就是var1
上面这段代码有新内容，也有我们已经学过的
先看最后一行这个dc.b，他表示define code,in byte也就是手工定义一个字节的机器码，自然也就可以作为手工定义数据的方法，我们定义了$4在这个内存区域。你也可以用dc.w，dc.l定义word和longword数据，更可以用dc.b 'SEGA'的方式定义四个字节的字符串。
第二行的cmp.b的操作是把后一个操作数减去前一个操作数，然后把一定的结果保存下来（保存在哪里下一节讲），然后第三行的条件跳转指令ble读取这个保存下来的结果，然后根据情况决定是否跳转。
整个代码的逻辑就比较清楚了 ，这一例中，它的执行顺序和结果是：先把var1这个地址复制到a0，然后将0减去var1这个地址里的值4，发觉是小于关系，符合ble的小于则跳转的条件，然后CPU就跳到Label1处开始执行代码了。
其他所有条件跳转的机制和ble是一样的，只是条件内容本身不太一样而已，下一节讲完那个保存比较结果的东西之后，我就会详细列出所有条件跳转指令，大家也可以先下载附件里的68000指令参考手册第10页自己翻翻，如果能看懂，那是再好不过了。
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这一节重要的内容基本都结束了，那就顺便把开头时还没讲的几个move指令也讲掉吧。
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MOVEQ和MOVE没啥大区别，它的意思是move quick，执行速度比较快，但每次只能复制1字节
例如：
moveq #0,d0
执行后，清空了整个d0寄存器，因为当你用moveq复制数据到寄存器时，他会置整个寄存器的位
如果你用move.l，完成同样的工作就需要更多的代码空间。
与MOVEQ类似的还有ADDQ和SUBQ，这两个请查阅附件里的68000指令参考手册自行学习（你可以用Ctrl+F搜索addq和subq，很快就能找到）。
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MOVEM指令，即move mutiple，这个可能比较复杂些，但也不是太难懂。
他是一个批量复制的操作，我直接举些例子吧，这样更好懂。
MOVEM.L D0-D7/A0-A6,$1234 ;把d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7,a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6寄存器里的内容
;按longword型存放到$1234开始的内存地址中去
;就是依次存放到$1234,$1238,$123C.......中去
MOVEM.L (A5),D0-D2/D5-D7/A0-A3/A6
MOVEM.W (A7)+,D0-D5/D7/A0-A6
MOVEM.W D0-D5/D7/A0-A6,-(A7)
以上三个请自己理解一下，其实MOVEM的特点就是一个参数为寄存器列表，另一个参数为单个的内存地址，然后把寄存器列表的数据依次存到单个内存地址开始的区域，或是从这个区域复制数据依次放到寄存器列表。
那它有什么实际应用呢？
一个最好的应用就是在进入SubRoutine时保存现场（就是保存所有寄存器状态），然后在这个SubRoutine返回前恢复现场。
例子，大家看一下这段有问题的代码：
move.b #$10,d0
bsr Subroutine
move.b d0,d1
...
Subroutine:
...
moveq #0,d0
moveq #0,d1
moveq #0,d2
...
rts
在这个代码里，有一个Subroutine子程序，他用到了d0，而在进入这个子程序前，d0里是保存着东西的，假设这个东西并不想让Subroutine更改，而是想在Subroutine执行后再使用的，那么这段代码就不符合要求，Subroutine把d0改为了0，并且返回时没有恢复d0的原有数值$10，使得外层代码在以后用到d0时获得了错误的数据，继而可能引发错误的结果，甚至当机。
那在寄存器有限的情况下，如何解决这种情况？
1.你可以打电话给M公司，大骂他们设计cpu时留了太少的寄存器。。。。但如果他们的客服比腾逊客服的态度更好些的话，因该会告诉你，你现在在看网页的这台电脑的cpu，寄存器也并不比68000多太多。。。。。实际上14个32位寄存器对于16bit的游戏机来说足够多了。。。
2.从你的程序道具箱里调出MOVEM，然后选择“使用”。（无限次道具，免装备 :目）
move.b #$10,d0
bsr MovemSubroutine
move.b d0,d1
...
MovemSubroutine:
movem d0-d2,-(sp) ;sp和a7是等价的，你也可以写成movem d0-d2,-(a7)
...
moveq #0,d0
moveq #0,d1
moveq #0,d2
...
movem (sp)+,d0-d2
rts
这样在Subroutine的开始处，对自己要用到的寄存器内容先进行了保存，然后在结束返回前进行了恢复，这样就不会影响到外部程序了。
MOVEM的参数组合可能性实在太多了，更多使用情况参照附件里的68000指令参考手册35页
今天就先写到这里，下一次讲解条件比较的结果到底存放在哪个“宝箱”里，还有就是所有的Bcc条件跳转指令
[SONIC3D 2007年9月20日13点50分]
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发表于 2015-3-3 00:55:10
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