48

2015 год 2 курс 4-й семестр

Большаков С.А.

Методические указания к лабораторной работе № 9

по дисциплине “Системное Программирование”

"Разработка и использование макрокоманд Ассемблера"

Москва, МГТУ - 2015 год

________________________________________________________________________

СОДЕРЖАНИЕ

1. Цель и задачи лабораторной работы 3

2. Макросы и их применение 3

3. Цели и задачи ЛР № 9 31

4. Требования к выполнению лабораторной работы №9 31

5. Перечень вариантов ЛР по группам 35

6. Перечень вариантов для заполнения массива 35

7. Перечень вариантов для сильных и продвинутых студентов 36

8. Контрольные вопросы по лабораторной работе 36

9. Требования к оформлению отчета по ЛР 37

10. Литература по ЛР СП 38

11. Пример программы с макрокомандой 39

12. Шаблон отчета по ЛР № 9 45

1 Цель и задачи лабораторной работы

Целью выполнения лабораторной работы является изучение языка и возможностей Макроассемблера, способов написания и использования макрокоманд, приемов их отладки и тестирования. В работе студенты разрабатывают собственные макрокоманды, проверяют их работу, получают навыки создания систем макрокоманд и их отладки. По результатам работы оформляется отчет. Данная ЛР выполняется студентами в полном варианте (с дополнительными требованиями) и простом варианте (1 и 2-й пункты задания). Полный вариант выполняется сильными студентами, что учитывается при сдаче зачета по курсу и защите КР.

2 Макросы и их применение

3 Назначение макросов

Макрокоманды – это очень интересный механизм для разработки программ на языке Ассемблер. Макрокоманды или иначе макросы (на жаргоне программистов) обрабатываются на этапе компиляции и позволяют сделать программу более наглядной и обозримой. Макросы могут использоваться для создания собственного языка программирования из команд, записанных пользователем. В программе на языке Ассемблер Вы можете встретить:

• Машинные команды,

• Директивы Ассемблера

• Макрокоманды и

• Комментарии.

• Для использования макросов в программах на языке Ассемблер нужно:

• Описать макрокоманду, дать определения макроса.

• Выполнить вызов макрокоманды (макровызов).

• Проверить правильность работы макрокоманды (проверить правильность генерации макрорасширения).

Рассмотрим отдельно эти действия.

4 Описание макросов

Описание макроса или макроопределение задается в следующем формате:

<имя макроса> MACRO <список формальных параметров макросов>

…

<тело макрокоманды>

…

ENDM

Тело макрокоманды состоит из обычных машинных команд, записанных в правилах синтаксиса Ассемблера, директив языка Ассемблер, команд включающих формальные параметры макроса и специальных директив макрокоманд. Список формальных параметров описывается так:

<список формальных параметров макросов>:=<формальный параметр> |

<формальный параметр> , <список формальных параметров макросов >

<формальный параметр>:= <имя параметра>

Пример простой макрокоманды для печати символа на дисплей показан ниже:

PUTCHAR MACRO SIMBOL ; Заголовок макроса с одним параметром

PUSH AX

PUSH DX

MOV DL, SIMBOL ; Использование параметра макроса

MOV AH , 02H ; Константа

INT 021H

POP DX

POP AX

ENDM

Данная макрокоманда сохраняет предварительно в стеке регистры AX и DX, выводит символ на экран дисплея и восстанавливает значения запомненных регистров. Хотя данная макрокоманда выглядит универсальной, при ее вызове возможны ошибки. Например, при задании в качестве параметра регистра АХ (например, макровызов – PUTCHAR AX) компилятор Ассемблера выдаст ошибку при обработке команды в макросе MOV DL, SIMBOL, так как размерности регистров не согласованы (DL – 1 байт и AX –два байта соответственно). Описания макрокоманд могут быть, несомненно, более сложными: из одной макрокоманды можно вызывать другие макрокоманды, создавая, таким образом, системы макрокоманд, которые могут подключаться из библиотек.

5 Параметры макросов и макровызовы

Параметры, задаваемые при описании макрокоманды (определении макрокоманды) называются формальными, а параметры, задаваемые при использовании макрокоманды (макровызове) называются фактическими. Вызов макрокоманды или макровызов задается так:

<имя макрокоманды> <список фактических параметров>

<список фактических параметров макросов>:=< фактический параметр>|

< фактический параметр> , <список фактических параметров макросов >

< фактический параметр>:= <имя параметра> | <пусто>

Как видно из формального описания, при макровызове параметры могут быть пропущены, при этом запятая должна оставаться на месте. Вызов макрокоманды для предыдущего макроопределения может быть таким:

PUTCHAR AL ; Фактический параметр регистр

…

PUTCHAR VAR ; Фактический параметр переменная

…

PUTCHAR ‘A’ ; Фактический параметр константа

Если при вызове макрокоманды задается несколько параметров, то допускается пропуск параметров (запятая при этом остается):

COMPARE VAR1, VAR2, VAR3 ; Параметры все заданы

…

COMPARE VAR1, , VAR3 ; Второй параметр пропущен

…

COMPARE , VAR2, VAR3 ; Первый параметр пропущен

…

COMPARE VAR1, VAR2 ; Третий параметр пропущен

Если параметры при вызове опущены, то в самой макрокоманде нужно предусмотреть проверку наличия конкретного фактического параметра, для чего используются специальные директивы условной компиляции.

6 Параметры по умолчанию

При описании макрокоманды могут быть заданы значения параметров по умолчанию. Это выполняется следующим образом (в дополнение к формальному описанию заголовка макрокоманды):

<формальный параметр>:= <имя параметра> |

<имя параметра> = <значение по умолчанию><имя параметра> = REQ

Такая возможность существует не во всех макроассемблерах. Приведем пример вызова макрокоманды с параметрами по-умолчанию:

PUTCHAR MACRO SIMBOL=REQ , CR=<PER>

В этом примере первый параметр является обязательным (задано служебное слово REQ – require, требуется), а второй параметр получает значение по умолчанию, которое используется в том случае, когда в макровызове параметр не задан.

7 Макрорасширения

После компиляции на место макровызова вставляются команды, полученные на основе макрорасширения (вставки текстового фрагмента). Эти команды должны строго соответствовать синтаксису языка Ассемблер, его семантике, а также логике работы задуманной программы. Макрорасширение вставляется автоматически и его можно, при желании, включить в листинг программы. Для включения в листинг команд макрорасширения используются специальные директивы различного назначения:

• .LALL - получение в листинге всех макрорасширений

• .SALL - подавление в листинге всех макрорасширений

• .XALL – восстановление характеристик вывода листинга, заданного по умолчанию.

• .LIST – включает печать исходного текста программы.

• .XLIST – выключает всю печать исходного текста программы.

Макрорасширения для наших примеров получим в следующем виде:

PUTCHAR AL

1 PUSH AX

1 PUSH DX

1 MOV DL, AL ; Регистр

1 MOV AH , 02H

1 INT 021H

1 POP DX

1 POP AX

В первой строке макрорасширения показан уровень расширения. В нашем случае это “1”. Если в самой макрокоманде встречается другой макровызов, то эти строки макрорасширения будут помечены “2”, и так далее.

PUTCHAR VAR

1 PUSH AX

1 PUSH DX

1 MOV DL, VAR ; Переменная

1 MOV AH , 02H

1 INT 021H

1 POP DX

1 POP AX

В случае, когда при вызове макрокоманды передается ошибочный параметр, например, регистр AX ( нужен 1 байт в регистр DL, а передается 2 байта):

PUTCHAR AX

1 PUSH AX

1 PUSH DX

1 MOV DL, AX

********* ERROR ***************

1 MOV AH , 02H

1 INT 021H

1 POP DX

1 POP AX

Компилятор Ассемблера фиксирует ошибку, так как регистры (DL и AX) разной длины. При передаче параметра однобайтовой константы ошибки не возникает:

PUTCHAR ’A’

1 PUSH AX

1 PUSH DX

1 MOV DL, ’A’ ; Константа

1 MOV AH , 02H

1 INT 021H

1 POP DX

1 POP AX

8 Директивы написания макрокоманд

Помимо специальных директив описания макрокоманд (MACRO и MEND) в тексте программы на Ассемблере и в самих макрокомандах могут использоваться следующие директивы макрогенерации:

• REPT – директива циклического повторения текста по счетчику.

• IRP - директива циклического повторения текста по списку параметров.

• IRPC – директива циклического повторения по списку символов (строке).

• EXITM – директива завершения работы макрокоманды или цикла

• LOCAL – директива описания локальных переменных и меток макроса.

• IF, IFE, ELSE, ENDIF – директивы условной компиляции (логическое условие).

• IF1, IF2, ELSE, ENDIF – директивы условной компиляции (проходы компилятора).

• IFDEF , IFNDEF, ELSE, ENDIF – директивы условной компиляции (объявление переменных этапа компиляции).

• IFB, IFNB, ELSE, ENDIF – директивы условной компиляции (проверка наличия параметра макрокоманды).

• IFIDN, IFIDIF, ELSE, ENDIF - директивы условной компиляции (сравнение переменных этапа компиляции).

• Служебные символы: “%” , “&” , “!” , “;;” – используются для написания макрокоманд.

Рассмотрит ниже назначение и возможности основных директив описания макрокоманд.

9 Циклическая компиляция

Директивы циклической компиляции (REPT, IRP, IRPC) позволяют организовать циклы генерации текста программы.

Директива REPT имеет следующий синтаксис:

REPT <выражение этапа компиляции>

<тело цикла>

ENDM

Параметр <выражение этапа компиляции> определяет число повторений цикла. Тело цикла может содержать любые команды и операторы языка Ассемблер, включая макрокоманды. Цикл генерации будет повторяться заданное число раз. Это число вычисляется до начала цикла и не может изменяться в цикле. Простейший пример цикла:

REPT 3 ; Константа

DB 0

ENDM

1 DB 0

1 DB 0

1 DB 0

Если параметром циклического оператора является переменная этапа компиляции N, то получим аналогичное макрорасширение:

N = 3

REPT N ; Переменная

DB N

ENDM

1 DB 3

1 DB 3

1 DB 3

Если задано выражение, то получим макрорасширение:

N = 3

REPT N – 1 ; Выражение

DB N

ENDM

1 DB 3

1 DB 3

В теле цикла могут быть использованы выражения этапа компиляции:

K = 3

N = 65 ; код ’A’

REPT K

DB N

N = N + 1 ; В цикле изменяем переменную

ENDM

1 DB 65

1 N = N + 1

1 DB 66

1 N = N + 1

1 DB 67

Допустимо также использование вложенных циклов:

K = 2

N = 3

REPT K ; Цикл

REPT N ; Вложенный цмкл

DB 0

ENDM

ENDM

1 REPT N

1 DB 0

1 ENDM

2 DB 0 ; Уровень вложенности 2

2 DB 0

2 DB 0

1 REPT N

1 DB 0

1 ENDM

2 DB 0

2 DB 0

2 DB 0

Подчеркнутым шрифтом выделены результаты первого прохода компиляции (уровень 1), а окончательные результаты расширения даны на втором уровне.

Директива IRP имеет следующий синтаксис:

IRP <переменная цикла>,<<список фактических параметров > >

<тело цикла>

ENDM

<список фактических параметров >:= <параметр> |

<параметр> , <список фактических параметров >

Директива IRP повторяет цикл столько раз, сколько указано фактических параметров в угловых скобках (отмечу, что в данном случае это терминальные символы). На каждом шуге цикла значение переменной цикла, являющейся формальным параметром этого цикла последовательно принимает значения из перечня параметров. Пример использования директивы IRP приведен ниже:

IRP p, <AX,BX,CX,DX> ; Четыре регистра