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

Текст из файла (страница 8)

div op2 – беззнаковое целочисленное деление,

idiv op2 – знаковое целочисленное деление.

В случае с короткими целыми операндами при умножении вычисление производится по формуле:

AX := AL * op2

При делении (операции div и mod понимаются в смысле языка Паскаль):

AL := AX div op2

AH := AX mod op2

В случае с длинными операндами при умножении вычисление производится по формуле:

(DX,AX) := AX * op2

При делении:

AX := (DX,AX) div op2

DX := (DX,AX) mod op2

Как видим, команды умножения всегда дают точный результат, так как под хранение произведения выделяется в два раза больше места, чем под каждый из сомножителей. Команды деления могут вызывать аварийную ситуацию, если частное не помещается в отведённое для него место, т.е. в регистры AL и AX соответственно. Заметим, что остаток от деления всегда помещается в отводимое для него место.

Язык Ассемблера

При дальнейшем изучения архитектуры компьютера нам придётся писать как фрагменты, так и полные программы на машинном языке. Для написания этих программ мы будем использовать одну из версий языка Ассемблера, так называемый Макроассемблер версии 4.0 (MASM-4.0). Достаточно полное описание этого языка приведено в учебнике [5], изучения этого учебника (или аналогичных учебников по языку Ассемблера [6-8]) является обязательным для хорошего понимания материала по нашему курсу. На лекциях мы подробно будем изучать только те особенности и тонкие свойства языка Ассемблера, которые недостаточно полно описаны в учебниках.

Изучение языка Ассемблера начнём с рассмотрения общей структуры программы на этом языке. Программа на языке Ассемблера состоит из одного или более независимых модулей. В каком смысле модуль является независимой единицей языка Ассемблер мы выясним несколько позже, когда будем изучать тему "Модульное программирование". Наши первые программы будут содержать всего один модуль, но позже будут рассмотрены и многомодульные программы.

Каждый модуль обычно содержит описание одного или нескольких сегментов памяти. Напомним, что в нашей архитектуре для работы программы каждая команда и каждое данное должны располагаться в определённых сегментах памяти. Как мы уже знаем, в младшей модели нашего семейства ЭВМ в каждый момент времени определены четыре активных (или текущих) сегмента памяти, на которые указывают соответствующие сегментные регистры CS, DS, SS и ES. Таким образом, перед непосредственной работой с содержимым сегментов требуется присвоить значения этим сегментным регистрам, до этого нельзя ни писать в эти сегменты, ни читать из них. С другими сегментами, кроме этих четырёх (если они есть в программе), работать в этот момент нельзя, при необходимости доступа к ним нужно менять (перезагружать) содержимое соответствующих сегментных регистров.

Стоит заметить, что сегменты могут перекрываться в памяти ЭВМ и даже полностью совпадать (накладываться друг на друга). Однако максимальный размер сегмента в младшей модели нашего семейства ЭВМ равен 64К, и, если сегменты будут перекрываться, то одновременно для работы будет доступно меньшее количество оперативной памяти. Заметим, что пересечение сегментов никак не влияет на логику работы центрального процессора.

В соответствии с принципом фон Неймана, мы имеем право размещать в любом из сегментов как числа, так и команды. Но такой подход ведёт к плохому стилю программирования, программа перестаёт легко читаться и пониматься программистами. Будем поэтому стараться размещать команды программы в одним сегментах, а данные – в других. Весьма редко программисту будет выгодно размещать переменные среди команд, один такой случай будет рассмотрен позже в нашем курсе.

Договоримся, что на текущий сегмент команд будет указывать регистр CS, а на сегмент данных регистр DS. Дело в том, что эти регистры специализированные. В частности, устройство управления может выбирать команды для выполнения только из сегмента, на который указывает регистр DS. Производить арифметические операции можно над числами из любого сегмента, однако в соответствии с принципом умолчания все переменные, если прямо не указано противное, сегментируются по регистру DS. Явное указание необходимости выбирать аргументы команды по другому сегмен­тному регистру увеличивает длину команды на один байт (перед такой командой встав­ляется специальная однобайтная команда, которая называется префиксом сегмента).

Итак, модуль состоит из описаний сегментов. В сегментах находятся все команды, и области памяти, используемые для хранения переменных. Вне сегментов могут располагаться только так называемые директивы языка Ассемблер, о которых мы будем говорить немного ниже. Пока лишь отметим, что чаще всего директивы не определяют в программе ни команд, ни переменных (поймите, что именно поэтому они и могут стоять вне сегментов).

Описание каждого сегмента, в свою очередь, состоит из предложений (statement) языка Ассемблера. Каждое предложение языка Ассемблера занимает отдельную строчку программы, исключение из этого правила будет отмечено особо. Далее рассмотрим различные классы предложений Ассемблера.

Классификация предложений языка Ассемблер

• Многострочные комментарии. Это единственная конструкция Ассемблера, которая может занимать несколько строк текста программы. Будем для унификации терминов считать её неким частным типом предложения, хотя не все авторы учебников по Ассемблеру придерживаются этой точки зрения. Способ записи этих комментариев надо посмотреть в учебнике [5].

• Команды. Почти каждому такому предложению языка Ассемблера будет соответствовать одна команде на языке машины (в редких случаях получаются две "тесно связанных" команды). Как уже отмечалось, вне описания сегмента такое предложение встречаться не может.

• Резервирование памяти. Эти предложения отводят в том сегменте, где они записаны, области памяти для хранения переменных. Это некоторый аналог описания переменных языка Паскаль. Способ записи таких предложений надо посмотреть в учебнике [5], мы приведём лишь некоторые примеры с комментариями.

Предложение	Количество памяти
A db ?	1 байт
B dw ?	2 байта (слово)
C dd ?	4 байта (двойное слово)

В этих примерах описаны переменные с именами A,B и C разной длины, которые, как мы уже привыкли в языке Паскаль, не будут иметь конкретных начальных значений, что отмечено символом вопросительного знака. Однако но принципу Фон Неймана ничто не мешает нам работать напрямую с одним или несколькими байтами, расположенными в любом месте памяти. Например, команда mov ax,B+1 будет читать на регистр ax слово, второй байт которого располагается в конце переменной B, а первый – в начале переменной C (помним о "перевёрнутом" хранении слов в памяти!). Поэтому следует быть осторожными и не считать A, B и C отдельными, "независимыми" переменными в смысле языка Паскаль.

Предложение

D dw 20 dup (?)

резервирует в сегменте 20 подряд расположенных слов с неопределёнными начальными значениями. Это можно назвать резервированием памяти под массив из 20 элементов, но при этом мы также не теряем возможности работать с произвольными байтами и словами из области памяти, зарезервированной под массив.

• Директивы или команды Ассемблеру. Эти предложения, как уже упоминалось, не порождают в машинной программе никакого кода, т.е. команд или переменных (редким исключением является директива include, о которой мы будем говорить при написании полных программ). Директивы используются программистом для того, чтобы давать программе Ассемблер определённые указания, управлять его работой при компиляции (переводу) программы на язык машины. В качестве примера рассмотрим директивы объявления начала и конца описания сегмента с именем A:

A segment

...

A ends

Частный случай директивы является и предложение-метка, она приписывает имя (метку) следующему за ней предложению. Так, в приведённом ниже примере метка Next_Statement_Name является именем следующего за ней предложения, таким образом у этого предложения две метки:

Next_Statement_Name:

L: mov ax,2

• Макрокоманды. Этот класс предложений Ассемблера относятся к разряду макросредств языка и будут подробно изучаться далее в нашем курсе. Пока лишь скажем, что на место макрокоманды по определённым правилам подставляется некоторый набор (возможно и пустой) предложений Ассемблера.

Теперь рассмотрим структуру одного предложения. За редким исключением, каждое предложение может содержать от одного до четырёх полей: поле метки, поле кода операции, поле операндов и поле комментария (как обычно, квадратные скобки указывают на необязательность заключённой в них конструкции):

[<метка>[:]] КОП [<операнды>] [; комментарий]

Как видно, все поля предложения, кроме кода операции, являются необязательными и могут отсутствовать в конкретном предложении. Операнды, если их в предложении несколько, отделяются друг от друга запятыми (в макрокоманде операнды могут разделяться и пробелами). Если после метки стоит двоеточие, то это указание на то, что данное предложение может рассматриваться как команда, т.е. выбираться для исполнения в устройство управления.

В очень редких случаях предложения языка Ассемблера имеют другую структуру, например, директива присваивания значения переменной периода генерации (с этими переменными мы познакомимся при изучении макросредств языка):

K = K+1

Другим примером может служить строка-комментарий (такие строки начинаются с символа точки с запятой, перед которой могут стоять только символы пробелов):

; это строка-комментарий

Пример программы на Ассемблере

Рассмотрим теперь пример простой полной программы на Ассемблере. Эта программа должна вводить значение целой переменной A и реализовывать оператор присваивания (в смысле языка Паскаль)

X := (2*A-4/(A+B)²) mod 7

где B – параметр, т.е. значение, задаваемое в самой программе. Пусть A, B и С – знаковые целые переменные, описанные в сегмента данных как:

A dw ?

B db –8; это параметр, здесь любое число

X dw ?

Наша программа будет содержать три сегмента и выглядеть следующим образом:

include io.asm

; файл с макроопределениями для макрокоманд ввода-вывода

data segment

A dw ?

B db ?

X dw ?

data ends

stack segment stack

db 128 dup (?)

stack ends

code segment

assume cs:code, ds:data, ss:stack

start:mov ax,data; это команда формата r16,i16

mov ds,ax ; загрузка сегментного регистра DS

inint A ; макрокоманда ввода целого числа

mov bx,A ; bx := A

mov al,B ; al := B

cbw ; ax := длинное B

add ax,bx ; ax := B+A=A+B

add bx,bx ; bx := 2*A

imul ax ; ax := (A+B)²

mov cx,ax ; cx := (A+B)²

mov ax,4

cwd ; (dx,ax) := сверхдлинное 4

idiv cx ; cx := 4/(A+B)²

sub bx,ax ; bx := 2*A-4/(A+B)²

mov ax,bx

cwd

mov bx,7

idiv bx ; dx := 2*A-4/(A+B)² mod 7

mov X,dx

outint X

finish

code ends

end start

Прокомментируем текст нашей программы. Во-первых заметим, что сегмент стека мы нигде явно не используем, однако он необходим в любой программе. Как мы узнаем далее из нашего курса, во время выполнения любой программы возможно автома­тическое (без нашего ведома) переключение на выполнение некоторой другой прог­раммы, которой и может понадобится сегмент стека. Подробно этот вопрос мы рас­смотрим при изучении прерываний.

В начале сегмента данных расположена директива assume, она говорит программе Ассемблера, на какие сегменты будут указывать соответствующие сегментные ре­гистры при выполнении команд, обращающихся к этим сегментам. Подробно про эту директиву необходимо прочитать в учебнике [5].

Заметим, что сегментные регистры SS и CS должны быть загружены перед выполнением самой первой команды нашей программы. Ясно, что сама наша программа этого сделать не в состоянии, так как для этого необходимо выполнить хотя бы одну команду, что требует доступа к сегменту кода, и, в свою очередь, уже установленного на этот сегмент регистра CS. Получается замкнутый круг, и единственным решением будет попросить какую-то другую программу загрузить значения этих регистров, перед вызовом нашей программы. Как мы потом увидим это будет делать служебная программа, которая называется загрузчиком.

Первые две команды нашей программы загружают значение регистра DS, в младшей модели для этого необходимы именно две команды, так как одна команда имела бы несуществующий формат:

mov ds,data; формат SR,i16 такого формата нет!

Макрокоманда

Характеристики

Список файлов лекций