BAULA1 (1110624), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Имя сегмента стека и способ резервирования памяти может быть любым, например, можно описать такой стек:

st_1 segment stack

db 128 dup (?)

st_1 ends

То, что этот сегмент будет при выполнении программы использоваться именно как сегмент стека, указывается параметром stack директивы segment. Этот параметр является служебным словом языка Ассемблера и, вообще говоря, не должен употребляться ни в каком другом смысле. ¹

В нашем последнем примере размер сегмента стека установлен в 64 слова, поэтому в начале работы регистр SP будет иметь значение 128, т.е., как мы и говорили ранее, указывает на первое слово за концом стека. Области памяти в стеке обычно не имеют имён, так как доступ к ним, как правило, производится только с использованием регистров.

Обратим здесь внимание на важное обстоятельство. Перед началом работы со стеком необходимо загрузить в регистры SS и SP требуемые значения, однако сама программа это сделать не может, т.к. при выполнении самой первой команды программы стек уже должен быть доступен (почему это так мы узнаем в нашем курсе позже, когда будем изучать механизм прерываний). Поэтому в рассмотренных выше примерах программ мы сами не загружали в регистры SS и SP никаких начальных значений. Как мы узнаем позже, перед началом выполнения нашей программы этим регистрам присвоит значения специальная системная программа загрузчик, которая размещает нашу программу в памяти и передаёт управление на команду, помеченную той меткой, которая указана в конце нашего модуля в качестве параметра директивы end. Разумеется, позже при работе программы мы и сами можем загрузить в регистр SS новое значение, это будет переключением на другой сегмент стека.

Рассмотрим сначала те команды работы со стеком, которые не являются командами перехода. Команда

push op1

где op1 может иметь форматы r16, m16, CS,DS,SS,ES, записывает в стек слово, определяемое своим операндом. Это команда выполняется по правилу:

SP := (SP – 2)_{mod 2}¹⁶ ; <SS,SP> := op1

Здесь запись <SS,SP> обозначает адрес в стеке, вычисляемый по формуле

А_физ = (SS*16 + SP)_{mod 2}²⁰ .

Особым случаем является команда

push SP

В младших моделях нашего семейства она выполняется, как описано выше, а в старших – по схеме

<SS,SP> := SP; SP := (SP – 2)_{mod 2}¹⁶

Следовательно, если мы хотим, чтобы наша программа правильно работала на всех моделях семейства, надо с осторожностью использовать в программе команду push SP .

Команда

pop op1

где op1 может иметь форматы r16, m16, SS, DS, ES, читает из стека слово и записывает его в место памяти, определяемое своим операндом. Это команда выполняется по правилу:

op1 := <SS,SP>; SP := (SP + 2)_{mod 2}¹⁶

Команда

pushf

записывает в стек регистр флагов FLAGS, а команда

popf

наоборот, читает из стека слово и записывает его в регистр флагов FLAGS. Эти команды удобны для сохранения в стеке и восстановления значения регистра флагов.

В старших моделях нашего семейства появились две новые удобные команды работы со стеком. Команда

pusha

последовательно записывает в стек регистры AX,CX,DX,BX,SP (этот регистр записывается до его изменения), BP,SI и DI. Команда

popa

последовательно считывает из стека и записывает значения в эти же регистры (но, естественно, в обратном порядке). Эти команды предназначены для сохранения в стеке и восстановления значений сразу всех этих регистров.

Команды записи в стек не проверяют того, что стек уже полон, для надёжного программирования это должен делать сам программист. Например, для проверки того, что стек уже полон, и писать в него нельзя, можно использовать команду сравнения

cmp SP,0; стек уже полон ?

и выполнить условный переход, если регистр SP равен нулю. Особым случаем здесь будет стек максимального размера 2¹⁶ байт, для него значение регистра SP=0 как для полного, так и для пустого стека (обязательно понять это!), поэтому не рекомендуется использовать стек максимального размера.

Аналогично для проверки того, что стек уже пуст, и читать из него нельзя, следует использовать команду сравнения

cmp SP,K; стек пуст ?

где K – чётное число – размер стека в байтах. Если размер стека в байтах нечётный, то стек полон при SP=1, т.е. в общем случае необходима проверка SP<2. Обычно избегают задавать стеки нечёт­ной длины, для них труднее проверить и пустоту стека.

В качестве примера использования стека рассмотрим программу для решения следующей задачи. Необходимо вводить целые беззнаковые числа до тех пор, пока не будет введено число ноль (признак конца ввода). Затем следует вывести в обратном порядке то из введённых чисел, которые принадлежат диапазону [2..100] (сделаем спецификацию, что таких чисел может быть не более 300). Ниже приведено возможное решение этой задачи.

include io.asm

st segment stack

db 128 dup (?); это для системных нужд

dw 300 dup (?); это для хранения наших чисел

st ends

code segment

assume cs:code,ds:code,ss:st

T1 db ′Вводите числа до нуля$′

T2 db ′Числа в обратном порядке:′,10,13,′$′

T3 db ′Ошибка – много чисел!′,10,13,′$′

program_start:

mov ax,code

mov ds,ax

mov dx, offset T1; Приглашение к вводу

outstr

newline

sub cx,cx; хороший способ для cx:=0

L: inint ax

cmp ax,0; проверка конца ввода

je Pech; на вывод результата

cmp ax,2

jb L

cmp ax,100

ja L; проверка диапазона

cmp cx,300; в стеке уже 300 чисел ?

je Err

push ax; запись числа в стек

inc cx; счетчик количества чисел в стеке

jmp L

Pech: jcxz Kon; нет чисел в стеке

mov dx, offset T2

outstr

L1: pop ax

outword ax,10; ширина поля вывода=10

loop L1

Kon: finish

Err: mov dx,T3

outstr

finish

code ends

end program_start

Заметим, что в нашей программе нет собственно переменных, а только строковые константы, поэтому мы не описали отдельный сегмент данных, а разместили эти строковые константы в кодовом сегменте. Можно считать, что сегменты данных и кода в нашей программе совмещены. Мы разместили строковые константы в начале сегмента кода, перед входной точкой программы, но с таким же успехом можно разместить эти строки и в конце кодового сегмента после последней макрокоманды finish.

Обратите внимание, как мы выбрали размер стека: 128 байт мы зарезервировали для системных нужд (как уже упоминалось, стеком будут пользоваться и другие программы, подробнее об этом будет рассказано далее) и 300 слов мы отвели для хранения введённых нами чисел. При реализации этой программы может возникнуть желание определять, что введено слишком много чисел, анализируя переполнение стека. Другими словами, вместо проверки

cmp cx,300; в стеке уже 300 чисел ?

je Err

казалось бы, можно было поставить проверку исчерпания стека

cmp SP,2; стек уже полон ?

jb Err

Это, однако, может повлечь за собой тяжёлую ошибку. Дело в том, что в стеке может остаться совсем мало места, а, как мы знаем, стек использует не только наша, но и другие программы, которые в этом случае будут работать неправильно.

Теперь, после того, как мы научились работать со стеком, вернёмся к дальнейшему рассмотрению команд перехода.

7.8. Команды вызова процедуры и возврата из процедуры

Команды вызова процедуры по-другому называются командами перехода с возвратом, что более правильно, так как их можно использовать и без процедур. По своей сути это команды безусловного перехода, которые перед передачей управления в другое место программы запоминают в стеке адрес следующей за ними команды. На языке Ассемблера эти команды имеют следующий вид:

call op1

где op1 может иметь следующие форматы: i16, r16, m16, m32 и i32. Как видим, по сравнению с командой безусловного перехода здесь не реализован только близкий короткий относительный переход сall i8 , он практически бесполезен в практике программирования, так как почти всегда тело процедуры находится достаточно далеко от точки вызова этой процедуры. Таким образом, как и команды безусловного перехода, команды вызова процедуры бывают близкими (внутрисегментными) и дальними (межсегментными). Близкий вызов процедуры выполняется по следующей схеме:

Встек(IP); jmp op1

Здесь запись Встек(IP)обозначает действие "записать значение регистра IP в стек". Заметим, что отдельной команды push IP в языке машины нет. Дальний вызов процедуры выполняется по схеме:

Встек(CS); Встек(IP); jmp op1

Для возврата на команду программы, адрес которой находится на вершине стека, предназначена команда возврата из процедуры, по сути, это тоже команда безусловного перехода. Команда возврата из процедуры имеет следующий формат:

ret [i16]; Параметр может быть опущен

На языке машины у этой команды есть две модификации, отличающиеся кодами операций: близкий и дальний возврат из процедуры. Нужный код операции выбирается программой Ассемблера автоматически, по контексту использования команды возврата, о чём мы будем говорить далее. Если программист опускает параметр этой команды i16, то Ассемблер автоматически полагает i16=0.

Команда близкого возврата из процедуры выполняется по схеме:

Изстека(IP); SP:=(SP+i16)_{mod 2}¹⁶

Здесь, по аналогии с командой вызова процедуры, запись Изстека(IP)обозначает операцию "считать из стека слово и записать его в регистр IP".

Команда дальнего возврата из процедуры выполняется по схеме:

Изстека(IP); Изстека(CS); SP:=(SP+i16)_{mod 2}¹⁶

Действие SP:=(SP+i16)_{mod 2}¹⁶ приводит к тому, что указатель вершины стека SP устанавливается на некоторое другое место в стеке. В большинстве случаев этот операнд имеет смысл только для чётных i16>0 и SP+i16<=K, где K – размер стека. В этом случае из стека удаляются i16 div 2 слов, что можно трактовать как очистку стека от данного количества слов (уничтожение соответствующего числа локальных переменных). Возможность очистки стека, как мы увидим, будет весьма полезной при программировании процедур на Ассемблере.

7.9. Программирование процедур на Ассемблере

В языке Ассемблера есть понятие процедуры – это участок программы, который начинается директивой

<имя процедуры> proc [<спецификация процедуры>]

и заканчивается директивой

<имя процедуры> endp

Вложенность процедур, в отличие от языка Паскаль, не допускается. Имя процедуры имеет тип метки, хотя за ним и не стоит двоеточие. Вызов процедуры обычно производится командой call, а возврат из процедуры – командой ret.

Спецификация процедуры – это константа –2 (этой служебной константе в Ассемблере присвоено имя far) или –1 (этой служебной константе в Ассемблере присвоено имя near).¹ Если спецификация опущена, то имеется в виду ближняя (near) процедура. Спецификация процедуры – это единственный способ повлиять на выбор Ассемблером конкретного кода операции для команды возврата ret внутри этой процедуры: для близкой процедуры это близкий возврат, а для дальней – дальний возврат. Отметим, что для команды ret, расположенной вне процедуры Ассемблером выбирается ближний возврат.

Изучение программирования процедур на Ассемблере начнём со следующей простой задачи: пусть надо ввести массивы X и У знаковых целых чисел, массив X содержит 100 чисел, а массив Y содержит 200 чисел. Затем необходимо вычислить величину

Будем предполагать, что массивы находятся в одном сегменте данных, а переполнение результата при сложении будем для простоты игнорировать (не выдавать диагностику). Для данной программы естественно реализовать процедуру суммирования элементов массива и дважды вызывать эту процедуру для массивов X и Y. Текст нашей процедуры мы, как и в Паскале, будем располагать перед текстом основной программы (начало программы, как мы знаем, помечено меткой, указанной в директиве end нашего модуля).

Заметим, что, вообще говоря, мы будем писать функцию, но в языке Ассемблера различия между процедурой и функцией не синтаксическое, а чисто семантическое, т.е. о том, что это функция, а не процедура, знает программист, но не программа Ассемблера, поэтому далее мы часто будем использовать обобщённый термин процедура.

Перед тем, как писать процедуру, необходимо составить соглашение о связях между основной программой и процедурой.² Это соглашение включает в себя способ передачи параметров, возврата результата работы и некоторую другую информацию. Так, мы "договоримся" с процедурой, что суммируемый массив слов будет располагаться в сегменте данных, адрес первого элемента перед вызовом процедуры будет записан в регистр bx, а количество элементов – в регистр cx. Сумма элементов массива при возврате из процедуры должна находится в регистре ax. При этих соглашениях о связях у нас получится следующая программа (для простоты вместо команд для ввода массивов вы указали только комментарий).

Характеристики

Список файлов лекций