Carry flag

Кіріспе

Процессордың белгісі, қолтаңбасыз арифметикалық ағып кетудің орын алғанын көрсетеді Компьютерлік процессорларда тасымалдау белгісі (әдетте C белгісі ретінде көрсетіледі) - жүйелік күй тізіліміндегі бір бит, ол ең маңызды арифметикалық логикалық бірлік (ALU) бит позициясынан арифметикалық тасымалдау немесе қарыз алу пайда болғанын көрсету үшін қолданылады. Алып жүру белгісі бір ALU енінен үлкен сандарды екілік цифрды ішінара қосудан/алудан алып, маңызды сөздің ең аз бит позициясына дейін жеткізу (қосу) арқылы қосуға/алуға мүмкіндік береді. Бұл әдетте процессорды пайдаланушымен құрастыру немесе машина коды деңгейінде бағдарламаланады, бірақ кейбір процессорларда цифрлық логика немесе микрокод арқылы ішкі түрде де болуы мүмкін, мұнда кейбір процессорларда (комбинациялық немесе "физикалық") ALU-ға қарағанда кең регистрлер мен арифметикалық нұсқаулар бар. Ол сонымен қатар көптеген процессорларда біттік ауысуларды және айналуларды (кейде арнайы жалауша арқылы) ұқсас түрде кеңейтуге қолданылады. Алу операциялары үшін екі (қарсы) конвенция қолданылады, өйткені көптеген машиналар алып жүру белгісін қарыз алу үшін орнатады, ал кейбір машиналар (мысалы 6502 және PIC) оның орнына алып жүру белгісін қарыз алу үшін қайта орнатады (және керісінше).

Қолданылуы

Алып жүру жалаушасы арифметикалық (әдетте бірнеше бит ақылды) нұсқаулардың көпшілігінің нәтижесіне әсер етеді және сонымен қатар олардың көпшілігіне енгізу ретінде қолданылады. Осы нұсқаулардың бірнешеуінде екі форма бар, олар алып жүруді оқиды немесе елемеді. Ассемблері тілдерінде бұл нұсқаулар ADD/SUB, ADC/SBC (ADD/SUB, соның ішінде carry), SHL/SHR (биттік ауысулар), ROL/ROR (биттік айналулар), RCR/RCL (carry арқылы айналу) және т.б. сияқты мнемоникалармен бейнеленеді. Тасымалдау белгісін осылай қолдану бірнеше сөзді қосу, алу, ауыстыру және айналдыру операцияларын жүзеге асырады. Мысал ретінде 8 биттік регистрлерді қолдана отырып, 255 және 255 санын қосуды қарастырамыз. Нәтижесі 510 болуы керек, яғни бинарлық кодта 9 биттік 111111110 мәні. Реестрде әрқашан сақталатын 8 ең аз маңызды бит 11111110 бинарлық (254 ондық) болады, бірақ 7-биттен (сегіз бит) алып жүру болғандықтан, алып жүру орнатылады, бұл нәтижеге 9 бит қажет екенін көрсетеді. 9 биттік нәтиже - бұл carry жалаушасының нәтижемен байланысы. 8 битті x86 ALU өлшемі үшін, 8 битті екілік толықтыру интерпретациясы, 11111111 + 11111111 қосу операциясы 11111110-ға әкеледі, Carry Flag set, Sign Flag set, және Overflow Flag clear. Егер 11111111 екілік толықтыратын толық санды -1 (ADD al, 1) білдірсе, онда нәтиже 2 деп түсіндіріледі, өйткені Overflow Flag ашық, ал Carry Flag елемеді. Нәтиже белгісі теріс, өйткені белгі белгісі орнатылған. 11111110 - екілік толықтырғыш - 2 толық санның формасы. Егер 11111111 белгісіз бүтін санды екілік 255 (ADD al,255) білдірсе, онда нәтиже 254 деп түсіндіріледі, бұл дұрыс емес, өйткені нәтижедің ең маңызды біті Carry Flag-қа кірді, сондықтан оны елемеуге болмайды. Айналып кету жалаушасы мен белгі жалаушасы ескерілмейді. Тағы бір мысал 01010101 бит үлгісімен және carry флагымен 8 биттік регистр болуы мүмкін; егер біз carry нұсқаулығы арқылы солға бұрамыз, онда 10101011 болады, өйткені carry флагы тазартылады, өйткені ең маңызды бит (7 бит) carry-ге айналды, ал carry ең аз маңызды битке айналды (бит 0). Intel 4004 және Intel 8008 бастапқы микропроцессорларында тасымалдау белгісін нақты орнату және қалпына келтіру үшін арнайы нұсқаулар болды. Алайда, кейінгі Intel 8080 (және Z80) нақты қайта орнатуды алып жүру опкодын қамтымады, өйткені бұл біттік AND, OR немесе XOR нұсқауларының бірі арқылы (олар алып жүру жалауын қолданбайды) бірдей жылдам орындалуы мүмкін. Алып жүру жалаушасы, әдетте, азайту операциялары арқылы жүзеге асырылатын салыстыру нұсқауларынан кейін, салыстырылатын екі мәннің қайсысы екіншісінен төмен (немесе одан үлкен немесе оған тең) екендігі туралы шешім қабылдауға мүмкіндік беру үшін жиі қолданылады. Алып жүру жалауын тексеретін тармақ нұсқаулары көбінесе BCC және BCS сияқты мнемоникалармен бейнеленеді, егер алып жүру ашық болса, немесе егер алып жүру орнатылса, тармақ. Осылайша пайдаланылғанда, carry flag белгісі белгісіз бүтін сандар ретінде мәндерді салыстыру механизмін қамтамасыз етеді. Бұл - мәндерді толық сандық мәндер ретінде салыстыру механизмін қамтамасыз ететін ағындылық белгісіне қарама-қайшы.

The carry flag is affected by the result of most arithmetic (and typically several bit wise) instructions and is also used as an input to many of them. Several of these instructions have two forms which either read or ignore the carry. In assembly languages these instructions are represented by mnemonics such as ADD/SUB, ADC/SBC (ADD/SUB including carry), SHL/SHR (bit shifts), ROL/ROR (bit rotates), RCR/RCL (rotate through carry), and so on. The use of the carry flag in this manner enables multi word add, subtract, shift, and rotate operations. An example is what happens if one were to add 255 and 255 using 8 bit registers. The result should be 510 which is the 9 bit value 111111110 in binary. The 8 least significant bits always stored in the register would be 11111110 binary (254 decimal) but since there is carry out of bit 7 (the eight bit), the carry is set, indicating that the result needs 9 bits. The valid 9 bit result is the concatenation of the carry flag with the result. For x86 ALU size of 8 bits, an 8 bit two's complement interpretation, the addition operation 11111111 + 11111111 results in 111111110, Carry Flag set, Sign Flag set, and Overflow Flag clear. If 11111111 represents two's complement signed integer −1 (ADD al, 1), then the interpretation of the result is 2 because Overflow Flag is clear, and Carry Flag is ignored. The sign of the result is negative, because Sign Flag is set. 11111110 is the two's complement form of signed integer −2. If 11111111 represents unsigned integer binary number 255 (ADD al,255), then the interpretation of the result would be 254, which is not correct, because the most significant bit of the result went into the Carry Flag, which therefore cannot be ignored. The Overflow Flag and the Sign Flag are ignored. Another example may be an 8 bit register with the bit pattern 01010101 and the carry flag set; if we execute a rotate left through carry instruction, the result would be 10101011 with the carry flag cleared because the most significant bit (bit 7) was rotated into the carry while the carry was rotated into the least significant bit (bit 0). The early microprocessors Intel 4004 and Intel 8008 had specific instructions to set as well as reset the carry flag explicitly. However, the later Intel 8080 (and Z80) did not include an explicit reset carry opcode as this could be done equally fast via one of the bitwise AND, OR or XOR instructions (which do not use the carry flag). The carry flag is also often used following comparison instructions, which are typically implemented by subtractive operations, to allow a decision to be made about which of the two compared values is lower than (or greater or equal to) the other. Branch instructions which examine the carry flag are often represented by mnemonics such as BCC and BCS to branch if the carry is clear, or branch if the carry is set respectively. When used in this way the carry flag provides a mechanism for comparing the values as unsigned integers. This is in contrast to the overflow flag which provides a mechanism for comparing the values as signed integer values.