.err

exitm

endif

Некоторые характеристики имени можно получить также, применив к этому имени одноместный оператор Ассемблера .type. Результатом работы этого оператора является целое значение в формате байта (i8), при этом каждый бит в этом байте, если он установлен в "1", указывает на наличие некоторой характеристики имени. Ниже приведены номера некоторых битов в байте, которое этот оператор вырабатывает, будучи применённым к своему имени-операнду (напомним, что биты в байте нумеруются справа-налево, начиная с нуля):

Так, например, для имени, описанного в Ассемблере как

X dw ?

оператор .type X = 00100001b = 33₁₀. Полностью про этот оператор можно прочитать в учебнике [5], а мы на этом закончим наше краткое знакомство с возможностью макросредств языка Ассемблер.

12.1. Сравнение процедур и макроопределений.

Как мы уже говорили, на Ассемблере один и тот же алгоритм программист, как правило, может реализовать как в виде процедуры, так и в виде макроопределения. Процедура будет вызываться командой call с передачей параметров по стандартным или нестандартным соглашениям о связях, а макроопределение – макрокомандой, также с заданием соответствующих параметров. Сравним эти два метода разработки программного обеспечения между собой, оценим достоинства и недостатки каждого из них.

Для изучения этого вопроса рассмотрим пример какого-нибудь простого алгоритма и реализуем его двумя указанными выше способами. Пусть, например, надо реализовать оператор присваивания ax:=max(X,Y), где X и Y – знаковые целые значения размером в слово. Сначала реализуем этот оператор в виде функции со стандартными соглашениями о связях, например, так:

Max proc near

push bp

mov bp,sp

mov ax,[bp+6]

cmp ax,[bp+4]

jge L

mov ax,[bp+4]

L: pop bp

ret 4

Max endp

Тело нашей функции состоит из 8 команд, а каждый вызов этой функции занимает не менее 3-х команд, например:

; ax:=Max(A,B) ; ax:=Max(Z,-13)

push A push Z

push B mov ax,-13

call Max push ax

call Max

Реализуем теперь нашу функцию в виде макроопределения, например, так (не будем принимать во внимание, что это макроопределение будет неправильно работать для вызовов вида Max Z,ax ):

Max macro X,Y

local L

mov ax,X

cmp ax,Y

jge L

mov ax,Y

L:

endm

Как видим, каждый вызов нашего макроопределения будет порождать макрорасширение в четыре команды, а каждый вызов процедуры занимает 3-4 команды, да ещё сама процедура имеет длину 8 команд. Таким образом, для коротких алгоритмов выгоднее реализовывать их в виде макроопределений.⁷² Всё, конечно, меняется, если длина макрорасширения будет хотя бы 10 команд. В этом случае, если, например, в нашей программе содержится 20 макрокоманд, то в сумме во всех макрорасширениях будет 20*10=200 команд. В случае же реализации алгоритма в виде процедуры (пусть её длина тоже 10 команд) и 20-ти вызовов этой процедуры нам потребуется всего 20*4+10=90 команд. Получается, что для достаточно сложных алгоритмов реализация в виде процедуры более выгодна, что легко понять, если учесть, что процедура присутствует в памяти только в одном экземпляре, а каждая макрокоманда требует своего экземпляра макрорасширения, которое будет располагаться в программе на месте этой макрокоманды.

С другой стороны, однако, макроопределения предоставляют программисту такие уникальные возможности, как настройка алгоритма на типы передаваемых параметров, лёгкую реализацию переменного числа параметров, хорошую выдачу диагностик об ошибочных параметрах. Такие возможности весьма трудно и неэффективно реализовываются с помощью процедур.

Исходя из вышеизложенного, наиболее перспективным является гибридный метод: реализовать алгоритм в виде макроопределения, в котором производится настройка на типы параметров и выдачу диагностики, а потом, если нужно, вызывается процедура для реализации основной части алгоритма. Именно так устроены достаточно сложные макроопределения inint и outint, которыми Вы часто пользуетесь.

На этом мы закончим наше по необходимости краткое изучение макросредств языка Ассемблера, ещё раз напомним, что необходимо тщательно изучить эту тему в учебнике по языку Ассемблера.

13. ???????????????????????????????????

14. Понятие о мультипрограммном режиме работы.

Архитектура машин фон Неймана предполагает, что последовательно выполняются не только команды текущей программы, но и также и сами программы. Другими словами, пока одна программа полностью не заканчивалась, следующая программа не загружалась в память и не начинала выполняться. Такой режим счёта программ называется пакетным режимом работы ЭВМ. Разумеется, такое название этому режиму было дано только после того, как появились и другие режимы работы ЭВМ.

Сейчас мы познакомимся с весьма сложным понятием – мультипрограммным (иногда говорят, многопрограммным) режимом работы ЭВМ. Мультипрограммный режим работы означает, что в оперативной памяти компьютера одновременно находится несколько независимых друг от друга и готовых к счёту программ.⁷³ Особо следует подчеркнуть, что это могут быть и программы разных пользователей.

Мультипрограммный режим работы появился только на ЭВМ, начиная с 3-го поколения, на первых компьютерах его не было [3]. Сейчас нам сначала предстоит разобраться, для чего вообще нужно, чтобы в памяти одновременно находилось несколько программ. Этот вопрос вполне естественный, так как у подавляющего большинства компьютеров только один центральный процессор, так что одновременно может считаться только одна программа.

Частично мы уже обосновали необходимость присутствия в оперативной памяти нескольких программ, когда изучали систему прерываний. Как правило, при возникновении прерывания происходит автоматическое переключение на некоторую другую программы, которая тоже, конечно, должна находиться в оперативной памяти. Здесь, однако, можно возразить, что все программы, на которые производится автоматическое переключение при прерывании, являются системными программами (входят в операционную систему),⁷⁴ а при определении мультипрограммного режима работы мы особо подчёркивали, что в оперативной памяти могут одновременно находиться несколько разных программ обычных пользователей.

Следует указать две основные причины, по которым может понадобиться мультипрограммный режим работы. Во-первых, может потребоваться одновременно выполнять несколько программ. Например, это могут быть программы, которые в диалоговом режиме работают с разными пользователями (программисты Вася и Петя одновременно с разных терминалов отлаживают свои программы, см. рис. 14.1).

Правда, здесь возникает следующая трудность: так как центральный процессор на компьютере один, то в каждый момент времени может выполняться или программа Васи, или программа Пети (ну, или служебная программа операционной системы). Эта трудность преодолевается введением специального режима работы ЭВМ – режима разделения времени, который является частным случаем мультипрограммного режима. В режиме разделения времени, используя сигналы прерывания от встроенных в компьютер часов (таймера), процедура-обработчик этого прерывания переключает центральный процессор с одной задачи пользователя на другую по истечению определённого кванта времени (обычно порядка нескольких единиц или десятков миллисекунд). В этом режиме и у Васи и у Пети создаётся иллюзия, что только его программа всё время считается на компьютере (правда, почему-то медленнее ☺).

Если отвлечься от несколько шутливого примера с Васей и Петей, то можно заметить, что потребность в таком псевдопараллельном счёте нескольких программ на компьютере с одним центральным процессором весьма распространена. Пусть, например, наш компьютер предназначен для управления несколькими различными химическими реакторами на каком-нибудь заводе, или обслуживает запросы сразу многих абонентов в библиотеке и т.д.

Другая причина широкого распространения мультипрограммного режима заключается в следующем. Наряду с главной частью – центральным процессором и оперативной памятью – в компьютере существует и большое количество так называемых периферийных (внешних) устройств, это диски, клавиатура, мышь, печатающие устройства, линии связи и т.д. (см. рис. 14.2). Все эти периферийные устройства работают значительно более медленно, чем центральный процессор и оперативная память. Имеется в виду, что все они значительно медленнее манипулируют данными. Например, за то время, за которое быстрый лазерный принтер напечатает один символ, оперативная память способна выдать центральному процессору около 3 миллионов байт, а сам центральный процессор способен за это время выполнить порядка одного миллиона команд.

Поэтому очевидно, что в то время, когда по запросу некоторой программы производится обмен данными с медленными внешними устройствами, центральный процессор не сможет выполнять команды этой программы, т.е. будет простаивать. Например, рассмотрим случай, когда в программе Васи выполняются операторы

Read(MyFile,X); Y:=X+1;

Очевидно, что оператор присваивания Y:=X+1 не сможет начать выполняться, пока из файла не будет прочитано значение переменной X. Вот здесь нам и пригодится способность компьютера автоматически переключаться на выполнение других программ, тоже расположенных в оперативной памяти. Пока одна программа выполняет свои команды на центральном процессоре, другая может выводить свои данные на принтер, третья – читать массив с диска в оперативную память, четвёртая – ждать ввода символа с клавиатуры и т.д. Правда, для того, чтобы обеспечить такую возможность, мало наличия на компьютере одной системы прерываний. Прежде всего, необходимо научить периферийные устройства компьютера работать параллельно и относительно независимо от центрального процессора.

Как мы говорили, на первых ЭВМ не было режима мультипрограммирования. Сейчас мы сформулируем необходимые требования, которые предъявляются к аппаратуре компьютера, чтобы на этом компьютере было возможно реализовать мультипрограммный режим работы. Сначала заметим, что требование параллельной работы центрального процессора и периферийных устройств, не являются необходимым для режима разделения времени, который, как мы уже говорили, является частным случаем мультипрограммного режима работы. Поэтому мы не будем включать это требование в перечень обязательных свойств аппаратуры ЭВМ для обеспечения работы в мультипрограммном режиме. Скажем, однако, что параллельная работа периферийных устройств и центрального процессора реализована на большинстве современных ЭВМ и на всех больших и супер-ЭВМ.

14.1. Требования к аппаратуре для обеспечения возможности работы в мультипрограммном режиме.

Итак, сформулируем необходимые требования к аппаратуре ЭВМ для обеспечения возможности мультипрограммной работы.

14.1.1. Система прерываний.

Система прерываний необходима как для режима разделения времени, так и для обеспечения параллельной работы центрального процессора и периферийных устройств, так как обеспечивает саму возможность реакции на события и автоматического переключения с одной программы на другую.

14.1.2. Механизм защиты памяти.

Этот механизм обеспечивает безопасность одновременного нахождения в оперативной памяти нескольких независимых программ. Защита памяти гарантирует, что одна программа не сможет случайно или же предумышленно обратиться в память другой программы (по записи или даже по чтению данных). Очевидно, что без такого механизма мультипрограммный режим просто невозможен.⁷⁵