Лекция 2

Память в реальном режиме работы процессора - пример.

|     Номер параграфа начала сегмента     |
 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
            |              Смещение               |

[SEG]:[OFFSET] => физический адрес:

SEG необходимо побитово сдвинуть на 4 разряда влево (или умножить на 16, что тождественно)
К результату прибавить OFFSET

5678h:1234h =>
  56780
+  1234
= 579B4

Вычисление физического адреса выполняется процессором аппаратно, без участия программиста. Распространённые пары регистров: CS:IP, DS:BX, SS:SP.

Логическая структура памяти. Сегменты.

Сегмент кода (регистр CS)
Сегменты данных (основной регистр - DS, для дополнительных сегментов - ES, FS, GS)
Сегмент стека (регистр SS)

Команда организации цикла LOOP.

LOOP метка

Уменьшает регистр CX на 1 и выполняет переход на метку, если CX не равен нулю. Метка не может быть дальше -128..127 байт от команды.

Структура программы на ассемблере.

(Зубков С. В. Assembler для DOS, Windows, Unix, глава 3)

Модули (файлы исходного кода)
- Сегменты (описание блоков памяти)
  - команды процессора;
  - инструкции описания структур данных, выделения памяти для переменных и констант;
  - макроопределения.

Полный формат строки:

метка команда/директива операнды ; комментарий

Метки.

В коде:

    mov cx, 5
label1:
    add ax, bx
    loop label1

(5 раз прибавляем bx к ax)

Метки обычно используются в командах передачи управления.

В данных:
- label
  - метка label тип
  - Возможные типы:
    - BYTE (1 байт)
    - WORD (2 байта)
    - DWORD (4 байта)
    - FWORD (6 байт)
    - QWORD (8 байт)
    - TBYTE (10 байт)
    - NEAR - тип для хранения меток в коде или адресов команд для меток ближнего перехода
    - FAR - тип для хранения меток в коде или адресов команд для меток дальнего перехода
- EQU, =
  - label EQU выражение (Пример выражения: 5 + 2, вычисляется на этапе компиляции)
  - Макрос
  - Вычисляет выражение в правой части и приравнивает его метке

Директивы выделения памяти.

Директива - инструкция ассемблеру, влияющая на процесс компиляции и не являющаяся командой процессора. Обычно не оставляет следов в формируемом машинном коде. Псевдокоманда - директива ассемблера, которая приводит к включению данных или кода в программу, но не соответствующая никакой команде процессора. Псевдокоманды определения данных указывают, что в соответствующем месте располагается переменная, резервируют под неё место заданного типа, заполняют значением и ставят в соответствие метку. Виды: DB (1), DW (2), DD (4), DF (6), DQ (8), DT (10). Примеры:

a DB 1
float_number DD 3.5e7
text_string DB ‘Hello, world!’ DUP - заполнение повторяющимися данными ? - неинициализированное значение uninitialized DW 512 DUP(?)

Описание сегментов программы.

Любая программа состоит из сегментов.
Виды сегментов:

сегмент кода
сегмент данных
сегмент стека
Описание сегмента - директива SEGMENT:

имя SEGMENT [READONLY] [выравнивание] [тип] [разрядность] [‘класс’]
...
имя ENDS

Параметры директивы SEGMENT.

Выравнивание:

BYTE (сегмент может начинаться с произвольного адреса)
WORD (Адрес начала сегмента кратен 2 байтам)
DWORD (Адрес начала сегмента кратен 4 байтам)
PARA (сегмент располагается в начале параграфа, т.е. адрес начала сегмента кратен 16 байтам) - по умолчанию
PAGE (сегмент располагается в начале страницы, т.е. адрес начала сегмента кратен 256 байтам)

Тип:

PUBLIC (сегменты с одним именем будут располагаться в памяти друг за другом независимо от порядка объявления)
STACK (сегмент будет использоваться под стек (сегмент стека), все такие сегменты будут объединяться в один, увеличивая общий стек)
COMMON (сегменты будут накладываться, т.е. начинаться с одного и того же адреса; память выделится по размеру наибольшего из сегментов; метки, на которые ссылаются сегменты, будут указывать на одни и те же ячейки памяти)
AT (нужен аргумент - номер параграфа начала сегмента; сегмент будет загружаться в память по некоторому фиксированному постоянному адресу, независимо от расположения остальных сегментов)
PRIVATE (сегмент не объединяется с другими) - по умолчанию
Класс - любая метка, взятая в одинарные кавычки. Сегменты одного класса будут расположены в памяти друг за другом.

Модели памяти.

.model модель, язык, модификатор

Служит для определения модели памяти программы. Позволяет сократить запись программ определённых типов.

Модели:

TINY - один сегмент на всё (как в случае COM-программы)
SMALL - код в одном сегменте, данные и стек - в другом
COMPACT - допустимо несколько сегментов данных
MEDIUM - код в нескольких сегментах, данные - в одном
LARGE, HUGE - много сегментов кода и данных

Языки:

C
PASCAL
BASIC
SYSCALL, STDCALL

(для связывания с языком высокого уровня (ЯВУ) и вызова подпрограмм)

Модификатор (определяет способ подключения стека):

NEARSTACK (по умолчанию) или FARSTACK (ближний или дальний).

Определение модели позволяет использовать сокращённые формы директив определения сегментов.

Завершение описания модуля. Точка входа.

END [точка_входа]

Точка_входа - имя метки, объявленной в сегменте кода и указывающее на команду, с которой начнётся исполнение программы.
Если в программе несколько модулей, только один может содержать точку входа.

Сегментный префикс. Директива ASSUME.

Для обращения к переменной процессору необходимо знать обе составляющие адреса: и сегментную, и смещение. Пример полной записи - DS:Var1 Директива ASSUME регистр:имя сегмента устанавливает значение сегментного регистра по умолчанию

Data1 SEGMENT WORD 'DATA'
Var1 DW 0
Data1 ENDS

Data2 SEGMENT WORD 'DATA'
Var2 DW 0
Data2 ENDS

Code SEGMENT WORD 'CODE'
    ASSUME CS:Code
ProgramStart:
    mov ax,Data1
    mov ds,ax
    ASSUME DS:Data1
    mov ax,Data2
    mov es,ax 
    ASSUME ES:Data2
    mov ax,[Var2] 
    .
    .
    .
Code ENDS
END ProgramStart

Прочие директивы.

Задание набора допустимых команд: .8086, .186, .286, …, .586, .686, ...
Управление программным счётчиком:
- ORG значение - начиная с этой директивы в сегменте отступ будет идти со значением параметра директивы (пример: ORG 100h - пропускает первые 256 байт)
- EVEN - автоматически выравнивает всё, что идёт после неё, по чётным адресам
- ALIGN значение - явно задаёт кратность выравнивания (выравнивание будет кратно параметру директивы); нужен для ускорения работы программы (можно поставить выравнивание по размеру машинного слова)
Глобальные объявления:
- public - позволяет объявить метку доступной из других программ
- comm
- extrn - подключает метку из другого файла и делает её видимой в текущем файле (используется в связке с public)
- global
Условное ассемблирование:

IF выражение
...
ELSE
...
ENDIF

Виды переходов для команды JMP.

short (короткий): -128 .. +127 байт (аналогично команде loop)
near (ближний): в том же сегменте (без изменения регистра CS, меняется только IP)
far (дальний): в другой сегмент (с изменением значения в регистре CS)
Для короткого и ближнего переходов непосредственный операнд (константа в коде) прибавляется к IP, а не заменяет его
Операнды - регистры и переменные заменяют старое значение в IP (CS:IP)
Команды различаются по занимаемому объёму памяти (far самый накладный)

Архитектура 8086 с точки зрения программиста (структура блока регистров).

Регистры общего назначения (РОН):
- AX (AH, AL)
- BX (BH, BL)
- CX (CH, CL)
- DX (DH, DL)
Индексные регистры:
- SI
- DI
Сегментные регистры:
- CS
- DS
- ES
- FS
- GS
- SS
Указательные регистры:
- SP
- BP
FLAGS
IP

Индексные регистры SI и DI.

SI - source index (индекс источника)

DI - destination index (индекс приёмника)

Применение:

Могут использоваться в большинстве команд, как регистры общего назначения.
Применяются в специфических командах поточной обработки данных (должно быть в 3 лекции).

Способы адресации.

(Зубков С. В. Assembler для DOS, Windows, Unix, глава 2)

Регистровая адресация (mov ax, bx) - самый простой способ
Непосредственная адресация (mov ax, 2)
Прямая адресация (mov ax, ds:0032)
Косвенная адресация (mov ax, [bx] - bx взят в [], чтобы взять из него смещение). В 8086 допустимы BX, BP, SI, DI.
Адресация по базе со сдвигом (mov ax, [bx]+2; <==> mov ax, 2[bx]). Удобно использовать для движения по массивам, задавая в bx номер элемента в массиве.
Адресация по базе с индексированием (допустимы BX + SI, BX + DI, BP + SI, BP + DI). Используется для движения по матрице. Равноценные варианты записи:
- mov ax, [bx+si+2]
- mov ax, [bx+2][si]
- mov ax, 2[bx][si]
- mov ax, [bx][si]+2
- mov ax, [bx][si+2]

Регистр FLAGS.

16 битов - отдельные флажки.

0   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15
CF  -   PF  -   AF  -   ZF  SF  TF  IF  DF   OF     IOPL    NT   -

Некоторые флаги напрямую менять нельзя, они меняются сами

TF, IF, IOPL, NT - системные флаги

CF (carry flag) - флаг переноса (при выходе за рязрядную сетку)
PF (parity flag) - флаг чётности
AF (auxiliary carry flag) - вспомогательный флаг переноса
ZF (zero flag) - флаг нуля
SF (sign flag) - флаг знака
TF (trap flag) - флаг трассировки
IF (interrupt enable flag) - флаг разрешения прерываний
DF (direction flag) - флаг направления
OF (overflow flag) - флаг переполнения (изменение знакового разряда)
IOPL (I/O privilege flag) (появился в 286 процессоре) - уровень приоритета ввода-вывода
NT (nested task) (появился в 286 процессоре) - флаг вложенности задач

В записи лекции можно подробнее посмотреть

Команда сравнения CMP.

CMP <приёмник>, <источник>

Источник - число, регистр или переменная
Приёмник - регистр или переменная; не может быть переменной одновременно с источником
Вычитает источник из приёмника, результат никуда не сохраняется (в отличие от команды SUB), а выставляются флаги CF, PF, AF, ZF, SF, OF

Команды условных переходов J..

(Зубков С. В. Assembler для DOS, Windows, Unix, глава 2)

Переход типа short или near
Обычно используются в паре с CMP
Термины “выше” и “ниже” - при сравнении беззнаковых чисел
Термины “больше” и “меньше” - при сравнении чисел со знаком

Виды условных переходов.

Часть 1:

Команда	Описание	Состояние флагов для выполнения перехода
JO	Есть переполнение	OF = 1
JNO	Есть переполнения	OF = 0
JS	Есть знак	SF = 1
JNS	Нет знака	SF = 0
JE, JZ	Если равно/если ноль	ZF = 1
JNE, JNZ	Не равно/не ноль	ZF = 0
JP/JPE	Есть чётность / чётное	PF = 1
JNP/JPO	Нет чётности / нечётное	PF = 0
JCXZ	CX = 0	-

Часть 2:

Команда	Описание	Состояние флагов для выполнения перехода	Знаковый
JB JNAE JC	Если ниже Если не выше и не равно Если перенос	CF = 1	Нет
JNB JAE JNC	Если не ниже Если выше или равно Если нет переноса	CF = 0	Нет
JBE JNA	Если ниже или равно Если не выше	CF = 1 или ZF = 1	Нет
JA JNBE	Если выше Если не ниже и не равно	CF = 0 и ZF = 0	Нет

Часть 3:

Команда	Описание	Состояние флагов для выполнения перехода	Знаковый
JL JNGE	Если меньше Если не больше и не равно	SF <> OF	Да
JGE JNL	Если больше или равно Если не меньше	SF = OF	Да
JLE JNG	Если меньше или равно Если не больше	ZF = 1 или SF <> OF	Да
JG JNLE	Если больше Если не меньше и не равно	ZF = 0 и SF = OF	Да

Команда TEST.

TEST <приёмник>, <источник>

Логическое умножение
Аналог AND, но результат не сохраняется.
Выставляются флаги SF, ZF, PF.

Прерывания.

Прерывание - особая ситуация, когда выполнение текущей программы приостанавливается и управление передаётся программе-обработчику возникшего прерывания.

Виды прерываний:

аппаратные (асинхронные) - события от внешних устройств;
внутренние (синхронные) - события в самом процессоре, например, деление на ноль;
программные - вызванные командой INT

Прерывание DOS 21h.

Аналог системного вызова в современных ОС.
Используется наподобие вызова подпрограммы.
Номер функции передаётся через AH.

Прерывание DOS - вывод на экран в текстовом режиме.

Функция	Назначение	Вход	Выход
02	Вывод символа в stdout	DL = ASCII-код символа	-
09	Вывод строки в stdout	DS:DX - адрес строки, заканчивающейся символом $	-

Прерывание DOS - ввод с клавиатуры.

Функция	Назначение	Вход	Выход
01	Считать символ из stdin с эхом	-	AL - ASCII-код символа
06	Считать символ без эха, без ожидания, без проверки на Ctrl+Break	DL = FF	-
07	Считать символ без эха, с ожиданием и без проверки на Ctrl+Break	-	-
08	Считать символ без эха	-	-
10 (0Ah)	Считать строку с stdin в буфер	DS:DX - адрес буфера	Введённая строка помещается в буфер
0Bh	Проверка состояния клавиатуры	-	AL=0, если клавиша не была нажата, и FF, если была
0Ch	Очистить буфер и считать символ	AL=01, 06, 07, 08, 0Ah	-

Лекция 2

Лекция 2

Память в реальном режиме работы процессора - пример.

Логическая структура памяти. Сегменты.

Команда организации цикла LOOP.

Структура программы на ассемблере.

(Зубков С. В. Assembler для DOS, Windows, Unix, глава 3)

Полный формат строки:

Метки.

Директивы выделения памяти.

Описание сегментов программы.

Параметры директивы SEGMENT.

Выравнивание:

Тип:

Модели памяти.

Модели:

Языки:

(для связывания с языком высокого уровня (ЯВУ) и вызова подпрограмм)

Модификатор (определяет способ подключения стека):

Определение модели позволяет использовать сокращённые формы директив определения сегментов.

Завершение описания модуля. Точка входа.

Сегментный префикс. Директива ASSUME.

Прочие директивы.

Виды переходов для команды JMP.

Архитектура 8086 с точки зрения программиста (структура блока регистров).

Индексные регистры SI и DI.

SI - source index (индекс источника)

DI - destination index (индекс приёмника)

Применение:

Способы адресации.

(Зубков С. В. Assembler для DOS, Windows, Unix, глава 2)

Регистр FLAGS.

Некоторые флаги напрямую менять нельзя, они меняются сами

TF, IF, IOPL, NT - системные флаги

В записи лекции можно подробнее посмотреть

Команда сравнения CMP.

Команды условных переходов J..

(Зубков С. В. Assembler для DOS, Windows, Unix, глава 2)

Виды условных переходов.

Часть 1:

Часть 2:

Часть 3:

Команда TEST.

Прерывания.

Прерывание DOS 21h.

Прерывание DOS - вывод на экран в текстовом режиме.

Прерывание DOS - ввод с клавиатуры.

Clone this wiki locally