회전초밥집의 벨트처럼, 한쪽 끝에서 밀려난 비트가 사라지지 않고 반대쪽 끝으로 다시 들어오는 밀기다. 그래서 몇 번을 돌려도 잃는 비트가 없고, 칸 수만큼 돌리면 처음 값으로 돌아온다. 벨트에 보관 칸 하나를 끼워 한 칸 더 긴 고리로 돌리는 종류도 있는데, 이쪽은 여러 레지스터에 걸친 긴 수를 한 칸씩 밀 때 쓴다. 곱하기·나누기 효과는 없고 비트의 자리만 바뀐다.
예시로 보기
3Fh의 16진 두 자리를 서로 바꿔 F3h를 만들고 싶다. 시프트로 왼쪽 4칸을 밀면 F0h가 되고 위쪽 3은 사라진다. 밀려난 비트를 버리지 않고 반대쪽으로 넣어 주는 명령이 필요하다.
mov dl,3Fh ; DL = 0011 1111b
rol dl,4 ; DL = 1111 0011b = F3h
ROL은 왼쪽으로 민다. 맨 위 칸에서 나간 비트는 맨 아래 빈칸으로 들어가고, 같은 비트가 CF에도 복사된다.
ROL: CF ←──┬── [7 6 5 4 3 2 1 0] ←──┐
└────────────────────────┘ 맨 위 비트가 CF와 맨 아래 두 곳으로
mov al,11110000b
rol al,1 ; AL = 11100001b, CF = 1
RCL·RCR은 9칸이 한 바퀴 — 39_rotate-instructions_verify.py (실제 어셈블러가 아니라 파이썬 흉내로 확인)정의
회전 명령은 넷이다. 피연산자 꼴은 시프트 명령과 같다(대상, 칸 수. 칸 수는 즉시값이나 CL).
| 명령 | 도는 고리 | 빈칸에 들어오는 것 | CF에 들어가는 것 |
|---|---|---|---|
ROL 왼쪽 회전 |
대상의 비트끼리 | 맨 위에서 나간 비트 | 맨 위에서 나간 비트(복사) |
ROR 오른쪽 회전 |
대상의 비트끼리 | 맨 아래에서 나간 비트 | 맨 아래에서 나간 비트(복사) |
RCL 올림 낀 왼쪽 회전 |
CF + 대상 | 전에 있던 CF | 맨 위에서 나간 비트 |
RCR 올림 낀 오른쪽 회전 |
CF + 대상 | 전에 있던 CF | 맨 아래에서 나간 비트 |
ROL과 ROR에서 CF는 구경꾼이다. 나가는 비트를 복사해 받을 뿐 고리에 끼지 않는다. RCL과 RCR에서는 CF가 고리의 한 칸이다. 8비트 대상이면 9칸짜리 고리가 돈다.
ROR: ┌──→ [7 6 5 4 3 2 1 0] ──┬──→ CF
└────────────────────────┘ 맨 아래 비트가 맨 위와 CF 두 곳으로
RCL: ┌── CF ←── [7 6 5 4 3 2 1 0] ←──┐
└───────────────────────────────┘ CF가 맨 아래로, 맨 위 비트가 CF로
RCR: ┌──→ CF ──→ [7 6 5 4 3 2 1 0] ──┐
└───────────────────────────────┘ CF가 맨 위로, 맨 아래 비트가 CF로
기호로 쓰면, \(w\)비트 값 \(x\)의 \(i\)번 비트를 \(x_i\)라 할 때(\(x_{w-1}\)이 맨 위) 한 칸 회전은
\[\mathrm{ROL}: \; x_{w-2}\cdots x_0\,x_{w-1}, \quad \mathrm{CF} = x_{w-1} \qquad\qquad \mathrm{RCL}: \; x_{w-2}\cdots x_0\,\mathrm{CF}_{\text{전}}, \quad \mathrm{CF} = x_{w-1}\]이다. 왼쪽 식은 새 값의 비트를 위에서부터 늘어놓은 것이다. ROL은 맨 아래에 방금 나간 \(x_{w-1}\)이 오고, RCL은 그 자리에 전의 CF가 온다1.
예제
ROR. 오른쪽으로 돌린다. 4칸 돌리면 ROL 4칸과 같은 결과다(8칸 고리에서 왼쪽 4칸과 오른쪽 4칸은 같은 자리다).
mov al,11110000b
ror al,1 ; AL = 01111000b, CF = 0
mov dl,3Fh
ror dl,4 ; DL = F3h
RCL. clc는 CF를 0으로 만드는 명령이다.
clc ; CF = 0
mov bl,88h ; CF,BL = 0 10001000b
rcl bl,1 ; CF,BL = 1 00010000b
rcl bl,1 ; CF,BL = 0 00100001b
첫 rcl에서 맨 위의 1이 CF로 나가고, 전의 CF(0)가 맨 아래로 들어왔다. 둘째 rcl에서 CF에 있던 그 1이 맨 아래로 들어왔다. 나간 비트가 한 박자 늦게 돌아온다.
RCR. stc는 CF를 1로 만드는 명령이다.
stc ; CF = 1
mov ah,10h ; CF,AH = 1 00010000b
rcr ah,1 ; CF,AH = 0 10001000b
한 줄씩 따라가기. AL = 6Bh에서 두 묶음을 실행한다. 앞 묶음은 ROR·ROL, 뒤 묶음은 stc로 CF를 1로 만든 뒤 RCR·RCL이다.
| 명령 | 돌리기 전 (CF, AL) | 돌린 뒤 AL | 16진 | CF |
|---|---|---|---|---|
mov al,6Bh |
01101011 |
6Bh | ||
ror al,1 |
01101011 |
10110101 |
B5h | 1 |
rol al,3 |
10110101 |
10101101 |
ADh | 1 |
stc 뒤 mov al,6Bh |
01101011 |
6Bh | 1 | |
rcr al,1 |
1, 01101011 |
10110101 |
B5h | 1 |
rcl al,3 첫째 칸 |
1, 10110101 |
01101011 |
6Bh | 1 |
rcl al,3 둘째 칸 |
1, 01101011 |
11010111 |
D7h | 0 |
rcl al,3 셋째 칸 |
0, 11010111 |
10101110 |
AEh | 1 |
ror al,1과 rcr al,1의 결과가 둘 다 B5h인 것은 우연이다. 나가는 맨 아래 비트가 1이고 들어오는 CF도 1이었기 때문이다. stc 대신 clc였다면 rcr의 결과는 00110101 = 35h다1.
활용
- 자리 바꾸기. 8비트 값을 4칸 돌리면 16진 두 자리가 서로 바뀐다. 잃는 비트가 없으므로 반대로 돌리면 되돌아온다1.
- 긴 수 밀기. 레지스터 둘에 걸친 수를 오른쪽으로 한 칸 밀 때, 위쪽을
SHR로 밀고 아래쪽을RCR로 민다. 위쪽에서 밀려난 비트가 CF에 있다가 아래쪽의 맨 위로 들어온다. 8103h를 위 바이트 81h와 아래 바이트 03h로 나눠shr한 번,rcr한 번을 하면 40h와 81h, 즉 4081h(8103h의 절반)가 된다1. - 비트 하나씩 꺼내 보기.
ROL을 한 칸 할 때마다 맨 위 비트가 CF에 들어오므로, 돌리고 CF를 보는 일을 8번 하면 값을 망가뜨리지 않고 모든 비트를 위에서부터 읽는다1. - 흔한 실수:
RCL·RCR앞에서 CF가 무엇인지 확인하지 않는다. 앞선ADD나CMP가 남긴 CF가 그대로 섞여 들어온다. - 연습: 시프트와 회전 예제 사다리
연결
- 선수: 시프트 명령(밀려난 비트를 버리는 쪽), 산술 연산과 상태 플래그(CF)
- 긴 수를 한 번에 여러 칸 미는 전용 명령: 이중 시프트 SHLD·SHRD
- 시프트 두 종류와 견주어 언제 회전을 쓰는가: 논리 시프트와 산술 시프트 비교
확인 문제
C1 ROL과 RCL의 차이를 “고리에 몇 칸이 도는가”로 설명하라.
답: ROL은 대상의 비트끼리만 돈다(8비트면 8칸). 나간 비트가 곧바로 반대쪽 끝에 들어오고 CF는 그 비트의 복사만 받는다. RCL은 CF까지 넣어 돈다(8비트면 9칸). 나간 비트는 CF로 가고, 빈칸에는 전에 있던 CF가 들어온다.
C2 AL = 81h, CF = 0에서 시작한다. rol al,1, ror al,1, rcl al,1, rcr al,1을 각각 따로(늘 같은 처음 상태에서) 실행하면 AL과 CF는?
답: rol: AL = 03h, CF = 1. ror: AL = C0h, CF = 1. rcl: AL = 02h, CF = 1. rcr: AL = 40h, CF = 1.
이유: 81h = 10000001. rol은 나간 1이 맨 아래로 돌아와 00000011. rcl은 맨 아래에 전의 CF(0)가 들어와 00000010. ror은 나간 1이 맨 위로 돌아와 11000000. rcr은 맨 위에 전의 CF(0)가 들어와 010000001.
C3 8비트 값을 ROL로 8칸 돌리면 처음 값이 되는데, RCL로 8칸 돌리면 왜 처음 값이 안 될 수 있는가? 몇 칸을 돌려야 반드시 돌아오는가?
답: RCL의 고리는 CF까지 9칸이다. 8칸만 돌리면 한 칸이 모자라 비트들이 한 자리씩 어긋난 채로 남는다. 9칸을 돌려야 값과 CF가 모두 처음으로 돌아온다.
이유: 고리를 그 길이만큼 돌리면 모든 비트가 제자리로 온다. 256가지 값과 CF 두 가지 전부에서 확인했다1.