Организация циклов и обработка массивов

Программирование циклов и обработка массивов данных — ключевые аспекты эффективного использования вычислительных ресурсов. Часто приходится работать не с одним элементом данных, а с массивом или последовательностью данных, требующих многократной обработки одним и тем же набором инструкций.

Пример задачи: суммирование серии чисел

Рассмотрим задачу, где требуется суммировать серию чисел, хранящихся последовательно в памяти. Это типичный случай, когда данные представляют собой массив элементов, например, количество проданных товаров, или счетчики времени.

Исходные условия:

• Числа для суммирования начинаются с ячейки памяти 42.
• В ячейке 41 хранится количество чисел для суммирования.
• Итоговая сумма, которая не превышает 256, сохраняется в ячейке 40.

Алгоритм работы программы:

1. Инициализация переменных:
   • COUNT хранит количество элементов для суммирования, значение берется из ячейки 41.
   • SUM задается нулевым, так как это итоговая переменная для хранения суммы.
   • POINTER устанавливается на начало массива чисел (ячейка 42).
2. Обработка данных:
   • К каждому значению по адресу, указанному POINTER, прибавляется текущее значение SUM.
   • После каждого сложения POINTER инкрементируется (указывает на следующий элемент массива).
3. Управление циклом:
   • Уменьшение COUNT после каждой итерации.
   • Проверка условия продолжения цикла (если COUNT не равен нулю, продолжить обработку).
4. Сохранение результата:
   • После окончания цикла результат (SUM) сохраняется в ячейке 41.

Программа для Intel 8080

Код на ассемблере:

; Предположим, что длина массива хранится в ячейке 41, а массив начинается с ячейки 42
; Результат будет сохранен в ячейке 40

START:
    LDA 41      ; Загрузить количество элементов массива в аккумулятор
    MOV C, A    ; Сохранить значение счетчика в регистр C
    MVI A, 00   ; Обнулить аккумулятор
    STA 40      ; Обнулить сумму (хранится в ячейке 40)

LOOP:
    INX H       ; Увеличить HL, чтобы указывать на следующий элемент массива
    MOV A, M    ; Загрузить значение из адреса, на который указывает HL
    ADD 40      ; Прибавить это значение к сумме, хранящейся в 40
    STA 40      ; Сохранить новую сумму в 40
    DCR C       ; Уменьшить счетчик
    JNZ LOOP    ; Если счетчик не равен нулю, перейти к началу цикла

    HLT         ; Остановить программу

Программа для Motorola 6800

Код на ассемблере:

; Предположим, что длина массива хранится в ячейке $41, а массив начинается с ячейки $42
; Результат будет сохранен в ячейке $40

START:
    LDAA $41    ; Загрузить количество элементов массива в аккумулятор A
    STAA COUNT  ; Сохранить значение счетчика в COUNT
    LDAA #$00   ; Обнулить аккумулятор A
    STAA $40    ; Обнулить сумму (хранится в ячейке $40)

LOOP:
    LDAA $42,X  ; Загрузить значение из массива по адресу X (начиная с $42)
    ADDA $40    ; Прибавить это значение к сумме, хранящейся в $40
    STAA $40    ; Сохранить новую сумму в $40
    INX         ; Увеличить X
    DECA COUNT  ; Уменьшить счетчик
    BNE LOOP    ; Если счетчик не равен нулю, перейти к началу цикла

    SWI         ; Генерировать программное прерывание (завершение работы)

Таблица работы с памятью

Адрес	Описание	Шестнадцатеричное значение
$40	Ячейка для хранения итоговой суммы	C4 (результат)
$41	Число элементов в массиве	03
$42	Первый элемент массива	35
$43	Второй элемент массива	72
$44	Третий элемент массива	1D

Значение для практики

Организация циклов и обработка массивов требуют внимательного управления памятью и вычислительными ресурсами. Эффективность циклов напрямую влияет на производительность программы. Сокращение числа обращений к памяти и оптимизация работы с индексами и счетчиками могут значительно ускорить выполнение программы, особенно при большом объеме данных. Программист должен стремиться к минимизации времени выполнения каждой операции внутри цикла для достижения максимальной производительности.