在 8086 汇编中检查质数

Checking Prime number in 8086 Assembly

我正在尝试使用 Turbo 汇编器在 8086 汇编程序中检查给定数字是否为质数。 但也许我的代码有问题,对于某些素数(19、23、31、37),它显示它不是素数。其余素数 (2,3,5,7,11,17,29,41,...,71) 运行良好。

完整代码如下:

DATA SEGMENT
NUM DB 37H
PR DB 0H
NPR DB 0H
DATA ENDS

CODE SEGMENT
START: ASSUME CS:CODE, DS:DATA
MOV AX, DATA
MOV DS, AX
MOV AL, NUM
MOV BL, 02H
MOV BH,00H
MOV DX,0000H
MOV AH,00H

UP:DIV BL 
CMP AH,00H
JNE NEXT
INC BH
NEXT: CMP BH, 02H
JE NPRIME
INC BL
MOV AX, 0000H
MOV DX, 0000H
MOV AL, NUM
CMP BL, NUM
JBE UP

PRIME: 
INC PR
JMP EXIT

NPRIME: 
INC NPR

EXIT:
MOV AH, 4CH
INT 21H

CODE ENDS
END START

也许问题一定出在这部分?

UP:DIV BL 
CMP AH,00H
JNE NEXT
INC BH
NEXT: CMP BH, 02H
JE NPRIME
INC BL
MOV AX, 0000H
MOV DX, 0000H
MOV AL, NUM
CMP BL, NUM
JBE UP

请让我知道哪里出错了,提前致谢!

我试过你的程序,它工作正常,除了你似乎考虑 0 和 1 素数。这是不正确的。

A prime number is a number bigger than 1, that is only divisible by itself and by 1.

快速修复如下:

...
MOV AL, NUM
cmp al, 2           <<<< Add this line
jb  NPRIME          <<<< Add this line
MOV BL, 02H
MOV BH,00H
MOV DX,0000H
MOV AH,00H

UP:DIV BL 
CMP AH,00H
JNE NEXT
INC BH
NEXT: CMP BH, 02H
JE NPRIME
INC BL
MOV AX, 0000H
MOV DX, 0000H
MOV AL, NUM
CMP BL, NUM
JBE UP

PRIME: 
INC PR
JMP EXIT

NPRIME: 
INC NPR

EXIT:
...

如果我就此打住的话,答案就不多了!所以请允许我发表以下看法:

  • 归零 DX 是重复两次的冗余操作
  • 您可以在一次操作中加载 BHBL
  • 不要在两个不同的地方加载号码
  • 变量PRNPR是互斥的,所以一个变量就够了
  • 您不需要分支来增加计数器

更好的修复如下:

  ...
  cmp  NUM, 2
  jb   NPRIME    ; 0 and 1 are no prime numbers
  mov  bx, 0002h ; BH=0 (counter), BL=2 (divisor)
UP:
  mov  al, NUM
  mov  ah, 0
  div  bl
  cmp  ah, 1     ; Only sets carry flag is remainder is 0
  adc  bh, 0     ; Conditional increment of counter
  cmp  bh, 2
  je   NPRIME
  inc  bl
  cmp  bl, NUM
  jbe  UP
PRIME: 
  inc  PR
NPRIME: 
EXIT:
...

因为您的算法会尝试每个除数直到数字本身,所以即使上述建议的更改也不会使程序真正高效。
我可以添加至少快 10 倍的代码版本。如果您有兴趣,请给我留言,也许我可以在周末添加...

[编辑]

素性快速检查

尝试减少迭代次数,尤其是除法次数(div 是一项代价高昂的操作)是我们的目标:

  • 先拆分小数[0,3]效率最高。这避免了循环中的额外测试。
  • 接下来我们拆分偶数,因为除了数字 2(我们已经拆分),没有偶数是质数。
  • 因此循环只需要除奇数。我们可以一次忽略所有偶数除数,因为奇数除以偶数永远不会产生零余数。
  • 我们只需要测试除数直到数字的整数平方根。幸运的是我们不需要计算它。只要除法的商仍然大于除数,我们就还没有达到整数平方根。
; IN (dl) OUT (cx) MOD (ax,bl)
TestPrime:
  xor  cx, cx         ; CX=0 means NotPrime
  cmp  dl, 4
  jb   .Less4
  mov  bl, 1
  test dl, bl
  jz   .No            ; Number is EVEN, so not prime
  ; Remaining candidates {5,7,9,11,13,15,...}
.Loop:
  add  bl, 2          ; Division by {3,5,7,9,11,....}
  mov  al, dl
  mov  ah, 0          ; Will divide AX by BL
  div  bl
  test ah, ah         ; Remainder == 0 ?
  jz   .No            ; Yes, found an additional divisor, so not prime
  cmp  al, bl         ; Quotient > divisor ?
  ja   .Loop          ; Yes, continue up to isqrt(number)
.Yes:
  inc  cx             ; CX=1 means Prime
  ret
.Less4:
  cmp  dl, 2
  jae  .Yes           ; 2 and 3 are prime, 0 and 1 are not prime
.No:
  ret

小于 256 的质数

下一个 table 显示已执行的 DIV 条指令的数量以及执行时间(以纳秒为单位)。中间一列是题目改进后的代码,右边一列是今天优化后的代码。随着人数的增加,收益也会增加。

Number IsPrime DIV's nsec DIV's nsec
251 1 250 4163 8 495
241 1 240 4140 8 428
239 1 238 3967 7 285
233 1 232 3869 7 263
229 1 228 3809 7 285
227 1 226 3779 7 255
223 1 222 3697 7 263
211 1 210 3494 7 255
199 1 198 3298 7 263
197 1 196 3276 7 263
193 1 192 3298 7 263
191 1 190 3186 7 263
181 1 180 3020 6 315
179 1 178 2990 6 308
173 1 172 2900 6 285
167 1 166 2802 6 232
163 1 162 2742 6 232
157 1 156 2667 6 240
151 1 150 2637 6 240
149 1 148 2524 6 240
139 1 138 2382 6 240
137 1 136 2352 6 240
131 1 130 2254 5 285
127 1 126 2171 5 293
113 1 112 1946 5 255
109 1 108 1893 5 225
107 1 106 1871 5 225
103 1 102 1848 5 210
101 1 100 1750 5 225
97 1 96 1713 5 225
89 1 88 1555 4 270
83 1 82 1457 4 270
79 1 78 1465 4 240
73 1 72 1390 4 195
71 1 70 1284 4 202
67 1 66 1202 4 210
61 1 60 1209 4 195
59 1 58 1082 4 195
53 1 52 976 3 255
47 1 46 871 3 263
43 1 42 804 3 180
41 1 40 773 3 187
37 1 36 728 3 172
31 1 30 616 3 180
29 1 28 601 2 225
23 1 22 510 2 232
19 1 18 435 2 172
17 1 16 413 2 172
13 1 12 360 2 172
11 1 10 315 1 217
7 1 6 247 1 142
5 1 4 217 1 150
3 1 2 187 0 165
2 1 1 172 0 165

小于256的非素数

下一个 table 显示已执行的 DIV 条指令的数量以及执行时间(以纳秒为单位)。中间一列是题目改进后的代码,右边一列是今天优化后的代码。随着人数的增加,收益也会增加。

Number IsPrime DIV's nsec DIV's nsec
255 0 4 270 1 195
254 0 126 2261 0 202
253 0 22 518 5 345
252 0 2 202 0 180
250 0 4 285 0 142
249 0 82 1532 1 217
248 0 3 240 0 150
247 0 18 510 6 345
246 0 2 210 0 165
245 0 6 270 2 232
244 0 3 255 0 165
243 0 8 338 1 217
242 0 10 375 0 180
240 0 2 217 0 157
238 0 6 360 0 142
237 0 78 1442 1 187
236 0 3 240 0 142
235 0 46 916 2 232
234 0 2 210 0 157
232 0 3 180 0 157
231 0 6 270 1 187
230 0 4 247 0 142
228 0 2 210 0 150
226 0 112 2066 0 142
225 0 4 247 1 195
224 0 3 240 0 142
222 0 2 217 0 150
221 0 16 435 6 338
220 0 3 240 0 150
219 0 72 1352 1 225
218 0 108 1931 0 142
217 0 30 646 3 278
216 0 2 210 0 157
215 0 42 924 2 232
214 0 106 1893 0 165
213 0 70 1322 1 217
212 0 3 240 0 157
210 0 2 165 0 150
209 0 18 488 5 323
208 0 3 270 0 165
207 0 8 255 1 217
206 0 102 1893 0 165
205 0 40 811 2 202
204 0 2 210 0 165
203 0 28 631 3 278
202 0 100 1795 0 165
201 0 66 1254 1 217
200 0 3 240 0 165
198 0 2 165 0 150
196 0 3 232 0 142
195 0 4 240 1 187
194 0 96 1750 0 142
192 0 2 165 0 150
190 0 4 315 0 142
189 0 6 270 1 195
188 0 3 255 0 142
187 0 16 428 5 308
186 0 2 202 0 142
185 0 36 804 2 232
184 0 3 240 0 165
183 0 60 1142 1 225
182 0 6 270 0 157
180 0 2 165 0 157
178 0 88 1720 0 142
177 0 58 1134 1 187
176 0 3 240 0 150
175 0 6 270 2 232
174 0 2 210 0 180
172 0 3 240 0 157
171 0 8 300 1 187
170 0 4 247 0 150
169 0 168 2938 6 345
168 0 2 210 0 165
166 0 82 1540 0 142
165 0 4 240 1 240
164 0 3 232 0 150
162 0 2 157 0 150
161 0 22 510 3 278
160 0 3 247 0 157
159 0 52 1014 1 187
158 0 78 1442 0 142
156 0 2 165 0 142
155 0 30 646 2 263
154 0 6 270 0 150
153 0 8 375 1 187
152 0 3 247 0 157
150 0 2 210 0 150
148 0 3 270 0 150
147 0 6 270 1 202
146 0 72 1352 0 150
145 0 28 631 2 232
144 0 2 202 0 157
143 0 12 390 5 308
142 0 70 1375 0 165
141 0 46 916 1 225
140 0 3 240 0 165
138 0 2 165 0 195
136 0 3 232 0 150
135 0 4 247 1 195
134 0 66 1247 0 142
133 0 18 488 3 308
132 0 2 165 0 172
130 0 4 247 0 187
129 0 42 879 1 195
128 0 3 240 0 165
126 0 2 165 0 142
125 0 24 556 2 263
124 0 3 240 0 165
123 0 40 811 1 150
122 0 60 1209 0 142
121 0 120 2134 5 308
120 0 2 210 0 142
119 0 16 473 3 278
118 0 58 1127 0 165
117 0 8 300 1 202
116 0 3 247 0 172
115 0 22 556 2 270
114 0 2 210 0 165
112 0 3 240 0 150
111 0 36 758 1 187
110 0 4 240 0 157
108 0 2 165 0 150
106 0 52 1097 0 150
105 0 4 240 1 202
104 0 3 240 0 150
102 0 2 165 0 142
100 0 3 232 0 157
99 0 8 300 1 165
98 0 6 270 0 165
96 0 2 165 0 142
95 0 18 488 2 217
94 0 46 1036 0 150
93 0 30 646 1 195
92 0 3 240 0 157
91 0 12 390 3 308
90 0 2 210 0 180
88 0 3 232 0 187
87 0 28 631 1 187
86 0 42 871 0 142
85 0 16 428 2 232
84 0 2 210 0 180
82 0 40 819 0 157
81 0 8 293 1 202
80 0 3 232 0 142
78 0 2 210 0 157
77 0 10 323 3 278
76 0 3 232 0 142
75 0 4 240 1 150
74 0 36 758 0 150
72 0 2 165 0 142
70 0 4 315 0 142
69 0 22 518 1 187
68 0 3 240 0 142
66 0 2 165 0 142
65 0 12 390 2 232
64 0 3 240 0 142
63 0 6 270 1 150
62 0 30 646 0 150
60 0 2 165 0 150
58 0 28 751 0 142
57 0 18 488 1 195
56 0 3 270 0 165
55 0 10 368 2 232
54 0 2 202 0 180
52 0 3 240 0 157
51 0 16 428 1 195
50 0 4 240 0 142
49 0 48 1044 3 270
48 0 2 210 0 165
46 0 22 593 0 157
45 0 4 240 1 187
44 0 3 240 0 165
42 0 2 202 0 142
40 0 3 270 0 142
39 0 12 398 1 187
38 0 18 488 0 142
36 0 2 210 0 150
35 0 6 270 2 247
34 0 16 420 0 150
33 0 10 323 1 187
32 0 3 232 0 142
30 0 2 202 0 150
28 0 3 263 0 165
27 0 8 293 1 195
26 0 12 465 0 142
25 0 24 563 2 232
24 0 2 210 0 142
22 0 10 323 0 150
21 0 6 270 1 202
20 0 3 232 0 150
18 0 2 225 0 150
16 0 3 232 0 157
15 0 4 232 1 187
14 0 6 263 0 142
12 0 2 217 0 157
10 0 4 315 0 157
9 0 8 308 1 217
8 0 3 247 0 150
6 0 2 217 0 142
4 0 3 240 0 165
1 0 0 165 0 187
0 0 0 157 0 187