Сушкин И.Н. Вычислительная техника и информационные технологии. Лабораторный практикум

Подождите немного. Документ загружается.

конце сегмента. Для этого необходимо записать директиву PAGE без операн-

дов. Ассемблер автоматически сделает прогон листа при обработке директи-

вы PAGE.

Директива TITLE

Для того, чтобы вверху каждой страницы листинга печатался заголовок

(титул) программы, используется директива TITLE в следующем формате:

TITLE текст

В качестве текста рекомендуется использовать имя программы, под которым

она находится в каталоге на диске. Например, если программа называется

ASMSORT, то можно использовать это имя и в описательном комментарии

общей длиной до 60 символов:

TITLE ASMSORT – ассемблерная программа сортировки имен

В ассемблере также имеется директива подзаголовка SUBTTL, которая

может оказаться полезной для очень больших программ, содержащих много

подпрограмм.

Директива SEGMENT

Любые ассемблерные программы содержат по крайней мере один сег-

мент - сегмент кода. В некоторых программах используются сегмент для сте-

ковой памяти и сегмент данных для определения данных. Ассемблерная ди-

ректива для описания сегмента SEGMENT имеет следующий формат:

Имя Директива Операнд

имя SEGMENT [параметры]

имя ENDS

Имя сегмента должно обязательно присутствовать, быть уни-

кальным и соответствовать соглашениям для имен в Ассемблере. Ди-

ректива ENDS означает конец сегмента. Директивы SEGMENT и ENDS

должны иметь одинаковые имена. Директива SEGMENT может содержать

три типа параметров: выравнивание, объединение и класс:

• выравнивание. Данный параметр определяет границу начала сегмен-

та. Обычным значением является PARA, по которому сегмент устанав-

ливается на границу параграфа. В этом случае начальный адрес кратен

16, т. е. имеет шестнадцатеричный адрес nnn0h. В случае отсутствия

этого операнда ассемблер принимает по умолчанию PARA.

• объединение. Этот элемент определяет, объединяется ли данный сег-

мент с другими сегментами в процессе компоновки после ассембли-

рования. Возможны следующие типы объединений: STACK,

COMMON, PUBLIC, АТ-выражение и MEMORY. Сегмент стека оп-

ределяется следующим образом:

имя SEGMENT PARA STACK

Если отдельно ассемблированные программы должны объединяться компо-

новщиком, то можно использовать типы объединений: PUBLIC, COMMON и

MEMORY. В случае, если программа не должна объединяться с другими

программами, то указание этих типов должно быть опущено.

• класс. Данный элемент, заключенный в апострофы, используется

для группирования относительных сегментов при компоновке:

имя SEGMENT PARA STACK ‘Stack’

Директива PROC

Сегмент кода содержит выполняемые команды программы. Кроме то-

го, этот сегмент также включает в себя одну или несколько процедур, опре-

деленных директивой PROC. Сегмент, содержащий только одну процедуру,

имеет следующий вид:

имя _ сегмента SEGMENT PARA

имя _ процедуры PROC FAR Сегмент

. кода

. с

. одной

RET процедурой

имя _ процедуры ENDP

имя – сегмента ENDS

Имя процедуры должно обязательно присутствовать, быть уникальным

и удовлетворять соглашениям по именам в ассемблере. Операнд FAR

указывает загрузчику DOS, что начало данной процедуры является точкой

входа для выполнения программы.

Директива ENDP определяет конец процедуры и имеет имя, аналогич-

ное имени в директиве PROC. Команда RET завершает выполнение програм-

мы и в данном случае возвращает управление в DOS. Сегмент может содер-

жать несколько процедур.

Директива ASSUME

Процессор использует регистр SS для адресации стека, регистр DS для

адресации сегмента данных и регистр CS для адресации сегмента кода. Ас-

семблеру необходимо сообщить назначение каждого сегмента. Для этого

служит директива ASSUME, кодируемая в сегменте кода следующим обра-

зом:

Директива Операнд

ASSUME SS:им _ cтeк, DS:им _ дaн, CS:им _ кoд

Например, SS:им _ cтeк указывает, что ассемблер должен ассоцииро-

вать имя сегмента стека с регистром SS. Операнды могут записываться в лю-

бой последовательности. Регистр ES также может присутствовать среди опе-

рандов. Если программа не использует регистр ES, то его можно опустить

или указать ES:NOTHING.

Директива END

100

Как уже показано, директива ENDS завершает сегмент, а директива

ENDP завершает процедуру. Директива END в свою очередь полностью за-

вершает всю программу:

Директива Операнд

END [имя _ процедуры]

Операнд может быть опущен, если программа не предназначена для

выполнения, например, если ассемблируются только определения данных,

или эта программа должна быть скомпонована с другим (главным ) модулем.

Для обычной программы с одним модулем операнд содержит имя, указанное

в директиве PROC, которое было обозначено как FAR.

3.3.4. Память и регистры

Рассмотрим особенности использования в командах имен, имен в квад-

ратных скобках и чисел. В следующих примерах положим, что WORDA оп-

ределяет слово в памяти:

MOV АХ,ВХ ; переслать содержимое ВХ в регистр АХ.

MOV АХ,WORDA ; переслать WORDA в регистр АХ.

MOV АХ,[ВХ] ; переслать содержимое памяти по

; адресу в регистре ВХ в регистр АХ.

MOV АХ,25 ; переслать значение 25 в регистр АХ.

MOV АХ,[25] ; переслать содержимое по смещению 25.

3.3.5. Инициализация программы

Существует два основных типа загрузочных программ: ЕХЕ и СОМ.

Рассмотрим требования к ЕХЕ-программам. Система DOS имеет четыре тре-

бования для инициализации ассемблерной ЕХЕ-программы. Для этого необ-

ходимо: указать ассемблеру, какие сегментные регистры должны соответст-

вовать сегментам; сохранить в стеке адрес, находящийся в регистре DS, ко-

гда программа начнет выполнение; записать в стек нулевой адрес; загрузить

в регистр DS адрес сегмента данных.

Выход из программы и возврат в DOS сводится к использованию ко-

манды RET. На рис. 16. проиллюстрированы требования к инициализации и

выходу из программы.

CODESG SEGMENT PARA ‘CODE’

BEGIN PROC FAR

ASSUME CS:CODESG, DS:DATASG, SS:STACKG

PUSH DS ; записать DS в стек

XOR AX,AX ; установить ноль в AX

PUSH AX ; записать ноль в стек

MOV AX,DATASG ; занести адрес

101

MOV DS,AX ; DATASG в DS

RET ; возврат в DOS

BEGIN ENDP

CODESG ENDS

END BEGIN

Рис. 16. Инициализация ЕХЕ - программы (первый вариант)

Иногда для выхода в DOS используют стандартное прерывание. При

этом нет необходимости в записи в стек адреса возврата. Программа выгля-

дит следующим образом (рис. 17):

CODESG SEGMENT PARA ‘CODE’

BEGIN PROC FAR

ASSUME CS:CODESG, DS:DATASG, SS:STACKG

MOV AX,DATASG ; занести адрес

MOV DS,AX ; DATASG в DS

MOV AX, 4C00H

INT 21H ; возврат в DOS

BEGIN ENDP

CODESG ENDS

END BEGIN

Рис. 17. Инициализация ЕХЕ – программы (второй вариант)

Разберём приведённые программы несколько подробнее:

• ASSUME – это ассемблерная директива, которая устанавливает для ас-

семблера соответствие между конкретными сегментами и сегментными

регистрами; в данном случае CODESG соответствует CS, DATASG –

DS и STACKSG – SS. Сегменты DATASG и STACKSG не определены

в этом примере, но они могли быть представлены следующим образом:

STACKSG SEGMENT PARA STACK Stack ‘Stack’

DATASG SEGMENT PARA ‘Data’

Ассоциируя сегменты с сегментными регистрами, ассемблер сможет оп-

ределить смещения к отдельным областям в каждом сегменте. Например, ка-

ждая команда в сегменте кодов имеет определенную длину: первая команда

имеет смещение 0, и если это двухбайтовая команда, то вторая команда будет

102

иметь смещение 2 и т. д.

• Загрузочному модулю в памяти непосредственно предшествует

256-байтовая (100Н) область, называемая префиксом программного

сегмента PSP. Программа загрузчика использует регистр DS для ус-

тановки адреса начальной точки PSP. Пользовательская программа

должна сохранить этот адрес, поместив его в стек. Позже команда RET

возьмет этот адрес из стека для возврата в DOS.

• В системе требуется, чтобы следующее значение в стеке являлось ну-

левым адресом (точнее, смещением). Для этого команда SUB очища-

ет регистр АХ, вычитая его из этого же регистра АХ, а команда PUSH

заносит это значение в стек.

• Загрузчик DOS устанавливает правильные адреса стека в регистре SS и

сегмента кодов в регистре CS. Поскольку программа загрузчика ис-

пользует регистр DS для других целей, необходимо инициализировать

регистр DS двумя командами MOV, как показано на рис. 16 и рис. 17. В

следующем разделе этой главы «Пример исходной программы» де-

тально поясняется инициализация регистра DS.

• Команда RET обеспечивает выход из пользовательской программы и

возврат в DOS, используя для этого адрес, записанный в стек в начале

программы командой PUSH DS. Другим часто используемым спо-

собом завершения программы является команда INT 20Н.

Теперь, даже если приведенная инициализация программы до конца не

понятна, не отчаивайтесь. Каждая программа фактически имеет аналогичные

шаги инициализации, так что их можно дублировать всякий раз при кодиро-

вании программ.

3.3.6. Пример исходной программы

На рис. 18. обобщены предыдущие сведения в простой исходной про-

грамме на ассемблере. Программа содержит сегмент стека STACKSG и сег-

мент кода CODESG.

STACKSG SEGMENT PARA STACK ‘Stack’

DB 12 DUP ( ‘STACKSEG’ )

STACKSG ENDS

CODESG SEGMENT PARA ‘Code’

BEGIN PROC FAR

ASSUME SS: STACKSG, CS: CODESG, DS: NOTHING

MOV AX,0123H ; з3аписать 0123 в АХ

ADD AX,0025H ; прибавить 25 к AX

MOV BX,AX ; переслать AX в BX

ADD BX,AX ; прибавить BX к AX

MOV CX,BX ; переслать BX в CX

103

SUB CX,AX ; вычесть AX из CX

MOV AX,4C00H

INT 21H ; возврат в DOS

BEGIN ENDP ; конец процедуры

CODESG ENDS ; конец сегмента

END BEGIN ; конец программы

Рис. 18. Пример исходной программы на ассемблере

Сегмент STACKSG содержит один элемент DB (определить байт), ко-

торый определяет 12 копий слова ‘STACKSEG’. В последующих программах

стек не определяется таким способом, но при использовании отладчика для

просмотра ассемблированной программы на экране данное определение по-

могает локализовать стек.

Сегмент кода CODESG содержит выполняемые команды программы,

хотя первая директива ASSUME не генерирует кода. Директива ASSUME на-

значает регистр SS для STACKSG и регистр CS для CODESG. В действи-

тельности эта директива сообщает ассемблеру, что для адресации в

STACKSG необходимо использовать адрес в регистре SS и для адресации в

CODESG - адрес в регистре CS. Системный загрузчик при загрузке програм-

мы с диска в память для выполнения устанавливает действительные адреса в

регистрах SS и CS. Программа не имеет сегмента данных, так как в ней нет

определения данных и соответственно в ASSUME нет необходимости ассиг-

новать регистр DS.

3.4. Определение данных

Сегмент данных предназначен для определения констант, рабочих по-

лей и областей для ввода-вывода. В соответствии с имеющимися директива-

ми в ассемблере разрешено определение данных различной длины, например,

директива DB определяет байт, а директива DW определяет слово. Элемент

данных может содержать непосредственное значение или константу, опреде-

ленную как символьная строка или как числовое значение.

Другой способ определения константы – непосредственное значение,

т.е. значение, указанное прямо в ассемблерной команде, например:

MOV AL, 20H

В этом случае шестнадцатеричное число 20 становится частью машин-

ного объектного кода. Непосредственное значение ограничено одним бай-

том или одним словом, но там, где его можно применять, оно более эффек-

тивно, чем использование константы.

104

3.4.1. Директивы определения данных

Ассемблер обеспечивает два способа определения данных: во-первых,

через указание длины данных; во-вторых, по их содержимому. Рассмотрим

основной формат определения данных:

[имя] Dn выражение

Имя элемента данных не обязательно (это указывается квадратными

скобками), но если в программе имеются ссылки на некоторый элемент, то

это делается посредством имени.

Для определения элементов данных имеются следующие директивы:

DB (байт), DW (слово), DD (двойное слово), DQ (учетверенное слово) и DT

(десять байт). Выражение может содержать константу, например:

А DB 25

или знак вопроса для неопределенного значения, например

B DB ?

Выражение может содержать несколько констант, разделенных за-

пятыми и ограниченных только длиной строки:

С DB 11, 12, 13, 14, 15, 16, . . .

Ассемблер определяет эти константы в виде последовательности

смежных байтов. Ссылка по имени С указывает на первую константу, 11, по

С+1 – на вторую, 12. (С можно представить как С + 0). Например, команда

MOV AL, С+3

загружает в регистр AL значение 14 ( 0ЕН ). Выражение допускает также по-

вторение константы в следующем формате:

[имя] Dn число повторений DUP ( выражение ) ...

Следующие три примера иллюстрируют повторение:

DW 10 DUP ( ? ) ; десять неопределенных слов.

DB 5 DUP ( 14 ) ; пять байт, содержащих 0ЕН.

DB 3 DUP ( 4 DUP ( 8 ) ) ; двенадцать восьмерок.

В третьем примере сначала генерируются четыре копии десятичной 8

(8888), затем это значение повторяется три раза, давая в результате двена-

дцать восьмерок. Выражение может содержать символьную строку или чи-

словую константу.

Символьные строки

Символьная строка используется для описания таких данных как, на-

пример, имена людей или заголовки страниц. Содержимое строки отмечается

одиночными кавычками, например ‘PC’, или двойными кавычками - “PC”.

Ассемблер переводит символьные строки в объектный код в обычном фор-

мате ASCII.

Символьная строка определяется только директивой DB, в которой

указывается более двух символов в нормальной последовательности слева

105

направо. Директива DB представляет единственно возможный формат для

определения символьных данных. На рис.19 приведены некоторые примеры.

DATASG SEGMENT PARA ‘Data’

; Определение байта – DB:

A DB ? ; не инициализировано

B DB ‘Personal Computer’ ; символьная строка

C DB 32 ; десятичная константа

D DW 20H ; шест. константа

E DB 01011001B ; двоичная константа

DATASG ENDS

END

Рис.19. Определение символьных строк и числовых величин

Числовые константы

Числовые константы применяются для арифметических значений и для

адресов памяти. Для описания числовой константы кавычки не ставятся. Ас-

семблер преобразует все числовые константы, в шестнадцатеричные и запи-

сывает байты в объектном коде в обратной последовательности – справа на-

лево. Ниже показаны различные числовые форматы.

Десятичный формат. Десятичный формат допускает десятичные циф-

ры от 0 до 9 и обозначается последней буквой D, которую можно не указы-

вать, например 125 или 125D. Несмотря на то, что ассемблер позволяет коди-

рование в десятичном формате, он преобразует эти значения в шестнадцате-

ричный объектный код. Например: десятичное число 125 преобразуется в

7DH.

Шестнадцатеричный формат. Шестнадцатеричный формат допускает

цифры от 0 до F и обозначается в конце буквой Н. Так как ассемблер полага-

ет, что с буквы начинаются идентификаторы, то первой цифрой шестнадца-

теричной константы должна быть цифра от 0 до 9. Например, 2ЕН или

0FFFH ассемблер преобразует соответственно в 2Е и FF0F (байты во втором

случае записываются в объектный код в обратной последовательности).

Двоичный формат. Двоичный формат допускает двоичные цифры 0 и

1 и обозначается в конце буквой В. Двоичный формат обычно используется

для более четкого представления битовых значений в логических командах

AND, OR, XOR и TEST. Десятичное 12, шестнадцатеричное С и двоичное

1100В генерируют один и тот же код: шестнадцатеричное 0СН или двоичное

00001100B в зависимости от того, как вы рассматриваете содержимое байта.

Восьмеричный формат. Восьмеричный формат допускает восьмерич-

ные цифры от 0 до 7 и обозначается последней буквой Q или O, например

253Q. На сегодня восьмеричный формат используется весьма редко.

106

Десятичный формат с плавающей точкой. При записи символьных

и числовых констант следует помнить, что, например, символьная константа,

определенная как DB ‘12’, представляет символы ASCII и генерирует 3132Н,

а числовая константа, определенная как DB 12, представляет двоичное число

и генерирует 0СН. Все десятичные числа с плавающей точкой записываются

с точкой (1.2345, 3.78Е-3, 3.0). Необходимо обратить внимание, что целые

числа в вещественном формате записываются обязательно с точкой, напри-

мер 123.0

Директива определения байта (DB)

Из различных директив, определяющих элементы данных, чаще ис-

пользуется директива DB (определить байт). Символьное выражение в ди-

рективе DB может содержать строку символов любой длины. Обратите вни-

мание, что константа B содержит символьную строку ‘Personal Computer’.

Объектный код показывает символы кода ASCII для каждого байта.

Числовое выражение в директиве DB может содержать одну однобай-

товую константу или более. Один байт выражается двумя шестнадцатерич-

ными цифрами. Наибольшее положительное шестнадцатеричное число в од-

ном байте - это 7F, все «большие» числа от 80 до FF представляют отрица-

тельные значения. В десятичном счислении эти пределы выражаются числа-

ми +127 и -128.

Директива определения слова (DW)

Директива DW определяет элементы, которые имеют длину в одно

слово (два байта). Символьное выражение в DW ограничено двумя символа-

ми, которые ассемблер представляет в объектном коде так, что, например,

‘PC’ становится 'СР'. Для определения символьных строк директива DW

имеет ограниченное применение.

Числовое выражение в DW может содержать одну или более двухбай-

товую константу. Два байта представляются четырьмя шестнадцатеричными

цифрами. Наибольшее положительное шестнадцатеричное число в двух бай-

тах – это 7FFF; все «большие» числа от 8000 до FFFF представляют отрица-

тельные значения. В десятичном исчислении эти пределы выражаются чис-

лами + 32767 и -32768.

Для форматов директив DW, DD и DQ ассемблер преобразует констан-

ты в шестнадцатеричный объектный код, но записывает его в обратной по-

следовательности. Таким образом, десятичное значение 12345 преобразуется

в 3039Н, но записывается в объектном коде как 3930.

Директива определения двойного слова (DD)

Директива DD определяет элементы, которые имеют длину в два слова

(четыре байта). Числовое выражение может содержать одну константу или

более, каждая из которых имеет максимально четыре байта (восемь шестна-

дцатеричных цифр). Наибольшее положительное шестнадцатеричное число в

четырех. байтах – это 7FFFFFFF; все «большие» числа от 80000000 до

107

FFFFFFFF представляют отрицательные значения. В десятичном исчислении

эти пределы выражаются числами +2147483647 и -2147483648.

Ассемблер преобразует все числовые константы в директиве DD в ше-

стнадцатиричное представление, но записывает объектный код в обратной

последовательности. Таким образом десятичное значение 12345 преобразует-

ся в 00003039Н, но записывается в объектном коде как 39300000.

Директива определения поля из четырех слов (DQ)

Директива DQ определяет элементы, имеющие длину четыре слова

(восемь байт). Числовое выражение может содержать одну или более кон-

стант, каждая из которых имеет максимум восемь байт или 16 шестнадцате-

ричных цифр. Наибольшее положительное шестнадцатеричное число – это 7

и далее пятнадцать цифр F.

Ассемблер преобразует все числовые константы в директиве DQ в

шестнадцатеричные представления, но записывает объектные коды в обрат-

ной последовательности, как и в директивах DD и DW.

Обработка ассемблером символьных строк в директиве DQ аналогична

обработке директив DD и DW.

Директива определения десяти байт (DТ)

Директива DT определяет элементы данных, имеющие длину в десять

байт. Назначение этой директивы связано с «упакованными десятичными»

числовыми значениями. По директиве DT генерируются различные констан-

ты в зависимости от версии ассемблера; для практического применения озна-

комьтесь с руководством по имеющемуся у вас ассемблеру.

Директива EQU

Директива EQU не определяет элемент данных, но определяет значе-

ние, которое можно использовать для подстановки в других командах. Пред-

положим, что в сегменте данных закодирована следующая директива EQU:

TIMES EQU 10

Имя, в данном случае TIMES, может быть представлено любым допустимым

в ассемблере именем. Теперь в какой бы команде или директиве ни исполь-

зовалось слово TIMES, ассемблер подставит значение 10. Например, ассемб-

лер преобразует директиву

A DB TIMES DUP (?)

в директиву

A DB 10 DUP (?)

Имя, связанное с некоторым значением с помощью директивы EQU,

может использоваться в командах, например:

COUNTR EQU 05

. . .

MOV СХ,COUNTR

Ассемблер заменяет имя COUNTR в команде MOV на значение 05, создавая

операнд с непосредственным значением, как если бы было закодировано