Урок 3

Первым делом проверим конфигурацию dosbox. Зайдём в домашний каталог, затем в папку asm. Проверим наличие в ней файлов debug.exe, папок tasm и tc, в которых содержится turbo assembler и turbo c. Если чего-то нет, то переходите к началу http://wiki.nsunc.com/asm, скачивайте необходимые файлы и распаковывайте их в нужные каталоги. Затем запустим и выключим dosbox, затем в терминале введём команду gedit ~/.dosbox/dosbox-0.73.conf В конце файла должны быть следующие строки:

mount c ~/asm

path=z:\;c:\;c:\tasm;c:\tc

c:

keyb ru

Если что-то не так, то доредактируем файл. После этого dosbox будет сконфигурирован.

Сегментация программы

По знаменитой формуле Никлауса Вирта (создателя языка Pascal, http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B8%D1%80%D1%82,_%D0%9D%D0%B8%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%83%D1%81) программа = алгоритм + данные. Этот принцип в программировании реализуется повсеместно. Процессор 8086 на аппаратном уровне производит разделение программы на код и данные. Для этого вводится понятие сегмента: это участок памяти объёмом в 64 KB, в котором процессор подразумевает нахождение либо данных, либо кода. Адрес начала сегмента хранят сегментные (системные) регистры: cs, ds, ss, es. При выполнении программы процессор обращается по адресу cs:ip и выполняет команду, которая содержится в этой ячейке памяти. Регистр ds указывает на начало сегмента данных, многие команды процессора, которые связаны с работой с памятью, вычисляют физический адрес данных, начиная от ds. Однако мы рассмотрели не все системные регистры: осталось ещё два. es - это дополнительный сегмент данных, он функционирует практически так же, как и ds. А вот ss - сегмнт стека (stack segment), он по-сложнее…

Stack (стек)

Стек (англ. stack — стопка) — структура данных с методом доступа к элементам LIFO (англ. Last In — First Out, «последним пришел — первым вышел»). Чаще всего принцип работы стека сравнивают со стопкой тарелок: чтобы взять вторую сверху, нужно снять верхнюю. (или со стопкой подносов:))

Добавление элемента, называемое также проталкиванием (push), возможно только в вершину стека (добавленный элемент становится первым сверху). Удаление элемента, называемое также выталкивание (pop), возможно также только из вершины стека, при этом, второй сверху элемент становится верхним.

Итак, стек - это тот же сегмент данных. На вершину стека указывает адрес ss:sp. В 8086 процессоре есть несколько команд, которые меняют содержимое стека, мы их рассмотрим позднее.

Написание программ на ассемблере

Первое, с чем мы столкнёмся: для ассемблера нет оболочки. Исторически сложилось, что программу вводят в текстовом редакторе, а затем запускают сам ассемблер и получают исполняемый файл - файл, который можно (а может и нельзя) запустить на компьютере. Итак, чтобы написать программу мы должны создать файл в папке asm, отредактировать его с помощью gedit (особо одарённые могут использовать vi или emacs) и скомпилировать его в dosbox. Компиляция проходит в два этапа. Первый: собственно ассемблирование (команда tasm имя_файла). В результате получится файл имя_файла.obj. Этот файл запустить в dosbox просто так не удастся. Вы можете подключить к этому файлу другие с аналогичным расширением. Это действие называется линковкой. В нашем случае почти всегда мы будем линковать только один файл командой tlink имя_файла.obj. Если программа была написана без ошибок, то на выходе мы получим имя_файла.exe или имя_файла.com.

Программы типа *.com

Главная особенность com-программ: cs, ds, es и ss указывают на один и тот же сегмент, тем самым смешивая всё в одну кучу! При компиляции tasm тщательно следит за тем, чтобы вы не меняли содержимого системных регистров. Так как на всю программу выделен всего один сегмент, то максимальный размер программы: 64 КБайт. Обычно этот тип файлов используется в качестве драйверов для MS-DOS.

Программы типа *.exe

В exe-программе под код данные и стек может отводится несколько сегментов. Компилятор никак не отслеживает изменение системных регистров, в этом варианте вы можете делать с компьютером всё, что хотите (или можете).

Программа на ассемблере

Для того, чтобы приступить к работе, мы должны познакомится с синтаксисом языка ассемблер.

Команды

[метка:] опкод [операнды] [;комментарий]

где опкод (код операции) — непосредственно мнемоника инструкции процессору. К ней могут быть добавлены префиксы (повторения, изменения типа адресации и пр.). Метка (если имеется), команда и операнд (если имеется) pазделяются по крайней мере одним пробелом или символом табуляции. Максимальная длина строки - 132 символа, однако, большинство предпочитают работать со строками в 80 символов (соответственно ширине экрана). Примеры кодирования:

Метка Команда Операнд
COUNT DB 1 ;Имя, команда, один операнд
MOV AX,0 ;Команда, два операнда

Метки

Метка в языке ассемблера может содержать следующие симво лы:

Буквы: от A до Z и от a до z
Цифры: от 0 до 9
Спецсимволы: знак вопроса (?)
точка (.) (только первый символ)
знак "коммерческое эт" (@)
подчеркивание (-)
доллар ($)

Первым символом в метке должна быть буква или спецсимвол. Ассемблер не делает различия между заглавными и строчными буквами. Максимальная длина метки - 31 символ. Примеры меток: COUNT, PAGE25, $E10. Рекомендуется использовать описательные и смысловые метки. Имена регистров, например, AX, DI или AL являются зарезервированными и используются только для указания соответствующих регистров. Например, в команде

ADD AX,BX

ассемблер «знает», что AX и BX относится к регистрам. Однако, в команде

MOV REGSAVE,AX

ассемблер воспримет имя REGSAVE только в том случае, если оно будет определено в сегменте данных. В приложении 3 приведен cписок всех зарезервированных слов ассемблера.

Команда

Мнемоническая команда указывает ассемблеру какое действие должен выполнить данный оператор. В сегменте данных команда (или директива) определяет поле, рабочую oбласть или константу. В сегменте кода команда определяет действие, например, пересылка (MOV) или сложение (ADD).

Операнд

Если команда специфирует выполняемое действие, то операнд определяет а) начальное значение данных или б) элементы, над которыми выполняется действие по команде. В следующем примере байт COUNTER определен в сегменте данных и имеет нулевое значение:

Метка Команда Операнд
COUNTER DB 0 ;Определить байт (DB)
; с нулевым значением

Команда может иметь один или два операнда, или вообще быть без операндов. Рассмотрим следующие три примера:

Команда Операнд Комментарий
Нет операндов RET ;Вернуться
Один операнд INC CX ;Увеличить CX
Два операнда ADD AX,12 ;Прибавить 12 к AX

Метка, команда и операнд не обязательно должны начинаться с какой-либо определенной позиции в строке. Однако, рекомен дуется записывать их в колонку для большей yдобочитаемости программы. Для этого, например, редактор DOS EDLIN обеспечи вает табуляцию чепез каждые восемь позиций.

Комментарии

Использование комментариев в программе улучшает ее ясность, oсобенно там, где назначение набора команд непонятно. Комментаpий всегда начинаются на любой строке исходного модуля с символа точка с запятой (;) и ассемблер полагает в этом случае, что все символы, находящиеся справа от ; являются комментарием. Комментарий может содержать любые печатные символы, включая пробел. Комментарий может занимать всю строку или следовать за командой на той же строке, как это показано в двух следующих примерах:

1. ;Эта строка полностью является комментарием
2. ADD AX,BX ;Комментарий на одной строке с командой

Директивы

Программа на языке ассемблера может содержать директивы: инструкции, не переводящиеся непосредственно в машинные команды, а управляющие работой компилятора. Набор и синтаксис их значительно разнятся и зависят не от аппаратной платформы, а от используемого транслятора (порождая диалекты языков в пределах одного семейства архитектур). В качестве «джентельменского набора» директив можно выделить следующие:

определение данных (констант и переменных),

управление организацией программы в памяти и параметрами выходного файла,

задание режима работы компилятора,

всевозможные абстракции (то есть элементы языков высокого уровня) — от оформления процедур и функций (для упрощения реализации парадигмы процедурного программирования) до условных конструкций и циклов (для парадигмы структурного программирования),

макросы.

Директивы управления листингом: PAGE и TITLE

Ассемблер содержит ряд директив, управляющих форматом печати (или листинга). Обе директивы PAGE и TITLE можно использовать в любой программе.

Директива PAGE

В начале программы можно указать количест во строк, распечатываемых на одной странице, и максимальное количество символов на одной строке. Для этой цели cлужит директива PAGE. Следующей директивой устанавливается 60 строк на страницу и 132 символа в строке:

PAGE 60,132

Количество строк на странице межет быть в пределах от 10 до 255, а символов в строке - от 60 до 132. По умолчанию в ассемблере установлено PAGE 66,80. Предположим, что счетчик строк установлен на 60. В этом случае ассемблер, распечатав 60 строк, выполняет прогон листа на начало следующей страницы и увеличивает номер страницы на eдиницу. Кроме того можно заставить ассемблер сделать прогон листа на конкретной строке, например, в конце сегмента. Для этого необходимо записать директиву PAGE без операндов. Ассемблер автоматически делает прогон листа при обработке диpективы PAGE.

Директива TITLE

Для того, чтобы вверху каждой страницы листинга печатался заголовок (титул) программы, используется диpектива TITLE в следующем формате:

TITLE текст

Рекомендуется в качестве текста использовать имя програм мы, под которым она находится в каталоге на диске. Например, если программа называется ASMSORT, то можно использовать это имя и описательный комментарий общей длиной до 60 символов:

TITLE ASMSORT - Ассемблерная программа сортировки имен

В ассемблере также имеется директива подзаголовка SUBTTL, которая может оказаться полезной для очень больших программ, содержащих много подпрограмм.

Директива SEGMENT

Любые ассемблерные программы содержат по крайней мере один сегмент - сегмент кода. В некоторых программах используется сегмент для стековой памяти и сегмент данных для определения данных. Асcемблерная директива для описания сегмента SEGMENT имеет следующий формат:

Имя Директива Операнд
имя SEGMENT [параметры]
.
.
.
имя ENDS

Имя сегмента должно обязательно присутствовать, быть уникальным и соответствовать соглашениям для имен в ассемблере. Директива ENDS обозначает конец сегмента. Обе директивы SEGMENT и ENDS должны иметь одинаковые имена. Директива SEGMENT может содержать три типа параметров, определяющих выравнивание, объединение и класс.

- Выравнивание. Данный параметр определяет границу начала сегмента. Обычным значением является PARA, по которму сегмент устанавливается на границу параграфа. В этом случае начальный адрес делится на 16 без остатка, т.е. имеет шест. адрес nnn0. В случае отсутствия этого операнда ассемблер принимает по умолчанию PARA. - Объединение. Этот элемент определяет объединяется ли данный сегмент с другими сегментами в процессе компановки после ассемблирования (пояснения см. в следующем разделе «Компановка программы»). Возможны следующие типы объединений: STACK, COMMON, PUBLIC, AT выражение и MEMORY. Сегмент стека определяется следующим образом:

имя SEGMENT PARA STACK

Когда отдельно ассемблированные программы должны объединяться компановщиком, то можно использовать типы: PUBLIC, COMMON и MEMORY. В случае, если программа не должна объединяться с другими программами, то данная опция может быть опущена. - Класс. Данный элемент, заключенный в апострофы, используется для группирования относительных сегментов при компановке:

имя SEGMENT PARA STACK 'Stack'

Фрагмент программы на рис. 3.1. в следующем разделе иллюстрирует директиву SEGMENT и ее различные опции.

Директива PROC

Сегмент кода содержит выполняемые команды программы.

Кроме того этот сегмент также включает в себя одну или несколько процедур, определенных директивой PROC. Сегмент, содержащий только одну процедуру имеет следующий вид:

имя-сегмента SEGMENT PARA
имя-процедуры PROC FAR Сегмент
. кода
. с
. одной
RET процедурой

Ассемблер для IBM PC. Глава 3 65

имя-процедуры ENDP
имя-сегмента ENDS

Имя процедуры должно обязательно присутствовать, быть

уникальным и удовлетворять соглашениям по именам в ассембле ре. Операнд FAR указывает загрузчику DOS, что начало данной процедуры является точкой входа для выполнения программы.

Директива ENDP определяет конец процедуры и имеет имя,

аналогичное имени в директиве PROC. Команда RET завершает выполнение программы и в данном случае возвращает управление в DOS.

Сегмент может содержать несколько процедур (см. гл.7).

Директива ASSUME

Процессор использует регистр SS для адресации стека,

ркгистр DS для адресации сегмента данных и регистр CS для адресации cегмента кода. Ассемблеру необходимо сообщить назначение каждого сегмента. Для этой цели служит директива ASSUME, кодируемая в сегменте кода следующим образом:

Директива Операнд
ASSUME SS:имя_стека,DS:имя_с_данных,CS:имя_с_кода

Например, SS:имя_стека указывает, что ассемблер должен

ассоциировать имя сегмента стека с регистром SS. Операнды могут записываться в любой последовательности. Регистр ES также может присутствовать в числе операндов. Если программа не использует регистр ES, то его можно опустить или указать ES:NOTHING.

Директива END

Как уже показано, директива ENDS завершает сегмент, а

директива ENDP завершает процедуру. Директива END в свою очередь полностью завершает всю программу:

Директива Операнд
END [имя_процедуры]

Операнд может быть опущен, если программа не предназначе

на для выполнения, например, если ассемблируются только опре деления данных, или эта программа должна быть скомпанована с другим (главным) модулем. Для обычной программы с одним модулем oперанд содержит имя, указанное в директиве PROC, которое было oбозначено как FAR.

Hello, world!

http://www.roesler-ac.de/wolfram/hello.htm