Министерство Образования и Науки РФ

Федеральное Агентство по Образованию

Государственное Образовательное Учреждение

высшего профессионального образования

Московский Авиационный Институт

Государственный Технический Университет

”МАИ”

кафедра 304.

Конспект лекций по курсу

ЯЗЫК АССЕМБЛЕРА IBM PC

Москва, 2006 год

Место языков ассемблера среди языков программирования

Языки программирования – это языки, воспринимаемые вводными устройствами ЦВМ. Общая классификация языков программирования (ЯП) приведена на схеме:

Я зыки программирования

Алгоритмические языки Машинно-зависимые

(высокого уровня) языки

Универсальные Проблемно-ориен- ЯСК Машинные

тированные Языки ассемблера

Алгоритмический язык – это язык, позволяющий записать алгоритм в виде последовательности операторов, т.е. довольно сложных конструкций, что существенно облегчает и ускоряет процесс программирования и отладки программ. Машинный язык содержит подробные конструкции (команды) в двоично-кодированном виде. Язык Ассемблера в основном отличается от машинного языка использованием идентификаторов и мнемонических имён и дополнительными возможностями, позволяющими упростить процесс программирования. Язык Ассемблера требует хорошего знания структурных и архитектурных особенностей процессора и ЭВМ в целом. Ассемблер – это программа, входящая в операционную систему (ОС) и предназначенная для формирования машинных команд путём перевода со входного языка, называемого языком Ассемблера.

Рассмотрим язык ассемблера на примере IBM-совместимых персональных ЭВМ (ПЭВМ). К этому классу относятся

• ПЭВМ, построенные на базе микропроцессоров (МП) фирмы Intel (семейства 8086, 80x86 - i486, Pentium, Celeron, Atlon и т.п.).

• МПК 1810 (ЕС 1840 и т.п.)

• В настоящее время широко используются микропроцессоры таких производителей как DEC (Digital Equipment Corporation), HP (Hewlett Packard) и др. Эти микропроцессоры используют систему микрокоманд и ЯА существенно отличающуюся от фирмы Intel, но при программировании используются те же принципы.

Регистровая структура МП Intel 8086:

ПЭВМ семейства 80x86 можно представить как совокупность следующих программно-логических элементов МП:

а) в МП:

• Рабочие регистры;

• Счётчик команд;

• Регистры флагов;

• Стек;

б) связанные с МП:

• Память;

• Система команд;

• Система ввода\вывода;

• Система прерывания.

Регистровая структура МП 80x86 приведена на схеме, она включает в себя 4 группы 16-разрядных регистров, которые обслуживают функционирование операционного устройства (ОУ) и шинного интерфейса (ШИ).

О перационное устройство (ОУ) Шинный интерфейс (ШИ)

AH AL

Р егистры BH BL

д анных CH CL Регистры сегментов

DH DL CS

SP DS

Р егистры- BP SS

у казатели SI ES

DI

Управление

шиной I P

очередь

команд

АЛУ УУ

PSW

Рассмотрим подробнее:

1. Регистры общего назначения (регистры данных)

Эти регистры используются для хранения операндов, промежуточных результатов и других видов данных и адресов. Каждый из указанных регистров имеет еще и дополнительное специальное назначение для определенных команд языка ассемблера.

AX	Аккумулятор	AH, AL
BX	Базовый регистр	BH, BL
CX	Счетчик	CH, CL
DX	Регистр данных	DH, DL

Допускается обращение к частям этих регистров, т.е. старшему байту (вторая буква Н) и младшему байту (вторая буква L).

1. Регистровые указатели

Группа содержит непосредственно указатели

SP – указатель стека,

BP – указатель базы

и индексные регистры

SI – индекс источника,

DI – индекс приемника.

Регистры-указатели используются для работы со специальной структурой памяти – стеком; индексные регистры используются при выборке операндов из памяти.

1. Регистры сегментов (сегментные регистры)

Сегментация памяти позволяет укоротить адресные коды, кроме того, каждый сегмент имеет свое предназначение, что повышает надежность программ.

CS (Code Segment) – регистр сегмента команд, определяет начало сегмента, содержащего адрес текущей выполняемой команды;

DS (Data Segment) – регистр сегмента данных, определяет начало сегмента, содержащего константы и данные;

SS (Stack Segment) – регистр сегмента стека, указывает на начало сегмента стека;

ЕS (Extension Data Segment) – регистр дополнительного сегмента данных, определяет начало сегмента, который обычно используется для запоминания промежуточных данных или как расширение сегмента данных. В более поздних моделях МП есть дополнительные сегменты:

FS, GS – дополнительные сегменты данных

LDTR – регистр локальной таблицы дескрипторов.

1. Указатель команд и регистр флагов

IP – указатель команд, выполняет роль счетчика команд; его содержимое – это смещение относительно начального адреса сегмента команд (CS).

Во время выполнения программы содержимое регистра IP изменяется и всегда хранит адрес следующей выбираемой для выполнения команды.

Flags (PSW) – регистр флагов, содержит информацию о текущем состоянии МП. Рассмотрим структуру регистра флагов подробнее :

Flags					OF	DF	IF	TF	SF	ZF			AF		PF			CF
	15				11	10	9	8	7	6			4		2		0

Флаги разделяют на:

• условные (флаги условий), отражающие результаты выполнения предыдущей команды в АЛУ и используемые в командах условных переходов;

• управляющие (флаги управления), от которых зависит выполнение специальных функций МП.

1. Условные флаги в алфавитном порядке.

AF (Auxiliary Carry flag) – флаг вспомогательного переноса, предназначенный для обработки чисел в BCD-формате, используется при выполнении арифметических операций над числами длиной 1 байт для индикации переноса из младшей тетрады в старшую (или займа из старшей тетрады). Здесь BCD (Binary Coded Decimal) – двоично-десятичное представление чисел (каждая десятичная цифра кодируется двоичной тетрадой)

CF (Carry flag) – флаг переноса, предназначен для индикации переноса из старшего байта, используется в операндах, разрядность которых больше 16 бит.

OF (Overflow flag) – флаг переполнения, предназначен для индикации переполнения результатов при выполнении арифметических операций. При сложении он устанавливается в 1, если есть перенос в старший бит, но нет переноса из старшего бита.

PF (Parity flag) – флаг четности, используется как контрольный бит, устанавливается в 1, если младший байт содержит четное число единиц.

SF (Sign flag) – флаг знака, равен 1 для отрицательного результата.

ZF (Zero flag) – признак нулевого результата.

Управляющие флаги устанавливаются программным путем и используются для изменения состояния МП.

DF (Direction flag) – флаг направления, применяется в командах обработки строк. При DF=1 обработка осуществляется от наибольшего адреса к меньшему, а при DF=0 – от начала к концу.

Установка флага осуществляется следующими командами ассемблера:

Команда	Устанавливает значение DF
STD	1
CLD	0

IF (Interrupt-Enable flag) – разрешение прерывания, используется для разрешения или запрета обработки внешнего маскируемого прерывания. Устанавливается командами ассемблера

Команда	Значение IF	Результат установки
STI	1	Обработка прерывания разрешена
CLI	0	Обработка прерывания запрещена

TF (Trap flag) – трассировка, используется для осуществления покомандного (пошагового) выполнения программы. При TF=1 МП автоматически вырабатывает внутренние прерывания после каждой команды, что удобно для отладочного режима выполнения программы. Изменить состояние флага TF довольно сложно.

Две части МП:

ОУ – операционное устройство, выполняет команды; содержит АЛУ, УУ и 10 регистров. Эти устройства обеспечивают выполнение команд, арифметических вычислений и логических операций.

ШИ – шинный интерфейс, подготавливает команду и данные для выполнения; содержит 3 элемента:

1. Блок управления шиной

2. Очередь команд

3. Сегментные регистры

Структура команд

Операционная часть

Адресная часть

В командах ЯА:

Мнемоника

Адресная часть

Машинные команды МП занимают от 1 до 6 байтов, причём операционная часть занимает 1 или 2 первых байтов команды, остальное адресная часть.

Операнды могут быть указаны:

• В самой команде(непосредственная адресация)

• В одном из регистров, тогда в команде указывается этот регистр (регистровая адресация)

• В оперативной памяти (ОП) по адресу, который тем или иным образом описан в команде (прямая, базовая или индексная адресация)

• Некоторые команды требуют, чтобы один из операндов находился в определённом регистре (например в AX), тогда он не указывается в команде( подразумеваемая адресация)

Результат выполнения команды обычно помещается на место первого операнда. Форматы команд разнообразны (в основном двухадресные).

В общем виде запишем : op1 := op1 * op2, где * - какая-то команда, заданная МНК(мнемоникой); op1 – регистр или ячейка памяти, 1 байт или одно слово (2 байта); op2 – непосредственный операнд - регистр или ячейка памяти, 1 байт или одно слово (2 байта).

Система команд МП Intel 80x86

Арифметические команды

1. Команды сложения и вычитания

Операции сложения и вычитания одинаково для знаковых и беззнаковых целых. Используются две формы операндов: байт или слово, причем операнды должны быть одинаковой длины. Операнды могут храниться в регистре или в ОП, но второй операнд может быть непосредственным.

Перечислим команды, относящиеся к группе команд сложения и вычитания: