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

Подождите немного. Документ загружается.

108

MOV CX,05 ; ассемблер подставляет 05

Преимущество директивы EQU заключается в том, что многие команды мо-

гут использовать значение, определенное по имени COUNTR. Если это зна-

чение должно быть изменено, то изменению подлежит лишь одна директива

EQU. Естественно, что использование директивы EQU разумно только там,

где подстановка имеет смысл для ассемблера.

3.5. Ассемблирование и выполнение программы

3.5.1. Ввод программы

В разделе 3. 2. было коротко рассказано об основных этапах отладки и

выполнения программ. Рассмотрим эту тему более подробно.

В данной главе объясняется, как ввести в компьютер исходный ассемб-

лерный текст программы, как осуществить ассемблирование, компоновку и

выполнение программы. Кроме того, показана генерация таблицы перекрест-

ных ссылок для целей отладки.

На рис. 16 был показан только исходный текст программы, предназна-

ченный для ввода с помощью текстового редактора. Теперь можно использо-

вать DOS EDIT или другой текстовой редактор для ввода этой программы.

Для ввода исходной программы EXASM1 наберите команду

EDIT EXASM1.ASM [ Return ]

При работе в интегрированной среде NORTON можно пользоваться встро-

енным редактором NCEDIT.EXE. Для вызова используется кнопка F4.

После ввода программы убедитесь в ее правильности. Можно прове-

рить наличие программы в каталоге на диске, введением

DIR EXASM1.ASM (для одного файла)

Программа EXASM.ASM еще не может быть выполнена, так как необ-

ходимо провести ее ассемблирование и компоновку. В следующем разделе

показана эта же программа после ассемблирования и пояснены этапы ас-

семблирования и получения листинга.

3.5.2. Подготовка программы для выполнения

После ввода на диск исходной программы под именем EXASM1.ASM

необходимо проделать два основных шага, прежде чем программу можно бу-

дет выполнить. Сначала необходимо ассемблировать программу, а затем вы-

полнить компоновку. Шаг ассемблирования включает в себя трансляцию ис-

ходного кода в машинный объектный код и генерацию OBJ-модуля.

Формат OBJ-модуля уже более приближен к исполнительной форме, но

еще не готов к выполнению. Шаг компоновки включает преобразование OBJ

109

- модуля в ЕХЕ (исполнимый) модуль, содержащий машинный код. Про-

грамма LINK, находящаяся на диске DOS, осуществляет следующее:

1. Завершает формирование в OBJ – модуле адресов, которые остались

неопределенными после ассемблирования. Во многих следующих програм-

мах такие адреса ассемблер отмечает как ----R.

2. Компонует, если необходимо, более одного отдельно ассемблиро-

ванного модуля в одну загрузочную (выполнимую) программу. Это, возмож-

но, две или более ассемблерных программ или ассемблерная программа и

программы, написанные на языках высокого уровня, таких как ПАСКАЛЬ

или БЕЙСИК.

3. Инициализирует ЕХЕ-модуль командами загрузки для выполнения.

После компоновки OBJ-модуля (одного или более) в ЕХЕ-модуль мож-

но выполнить ЕХЕ-модуль любое число раз. Но, если необходимо внести не-

которые изменения в ЕХЕ-модуль, следует скорректировать исходную про-

грамму, ассемблировать ее в другой OBJ-модуль и выполнить компоновку

OBJ-модуля в новый ЕХЕ-модуль. Даже если эти шаги пока остаются непо-

нятными, вы обнаружите, что, приобретя некоторые навыки, весь процесс

подготовки ЕХЕ-модуля можно будет довести до автоматизма.

3.5.3. Ассемблирование программы

Для того, чтобы выполнить исходную ассемблерную программу, необ-

ходимо прежде провести ее ассемблирование и затем компоновку. На диске с

ассемблерным пакетом имеются две версии ассемблера: ASM.ЕХЕ – сокра-

щенная версия с отсутствием некоторых незначительных возможностей,

TASM.EXE – полная версия. Если размеры памяти позволяют, то используй-

те версию MASM (подробности см. в соответствующем руководстве по ас-

семблеру).

Простейший вариант вызова программы – ввод команды TASM, что

приведет к загрузке программы ассемблера с диска в память. На экране поя-

вится:

source filename [ .ASM ]:

object filename [ filename.OBJ ]:

source listing [ NUL.LST ]:

cross-reference [ NUL.CRF ]:

Курсор при этом расположится в конце первой строки, где необходимо

указать имя файла. Не следует набирать тип файла ASM, так как ассемблер

подразумевает это.

Во втором запросе предполагается аналогичное имя файла (но можно

его заменить).

Третий запрос предполагает, что листинг ассемблирования программы

не требуется.

110

Последний запрос предполагает, что листинг перекрестных ссылок не

требуется. Для получения листинга на дисководе В наберите В: и нажмите

Return.

Если вы хотите оставить значения по умолчанию, то в трех последних

запросах просто нажмите клавишу Return.

Выполнить ассемблирования возможно, набрав командную строку:

TASM EXASM1.ASM или TASM EXASM1.ASM/L

При этом во втором случае сформируется файл EXASM1.LST с листингом

программы, в котором будут сообщены все ошибки. Пример листинга про-

граммы приведён на рис. 21.

Turbo Assembler Version 2.5 03/12/00 12:05:20 Page 1

exasm1.asm

1 0000 STACKSG SEGMENT PARA STACK 'Stack'

2 0000 0C*(53 54 41 43 4B + DB 12 DUP ( 'STACKSEG' )

3 53 45 47)

4 0060 STACKSG ENDS

6 ;---------------------------------------------------------

-------------------------------

7 0000 CODESG SEGMENT PARA 'Code'

8 0000 BEGIN PROC FAR

9 ASSUME SS: STACKSG, CS: CODESG, DS:

NOTHING

10 0000 B8 0123 MOV AX,0123H

; 3аписать 0123 в АХ

11 0003 05 0025 ADD AX,0025H

; Прибавить 25 к AX

12 0006 8B D8 MOV BX,AX ; переслать AX в

13 0008 03 D8 ADD BX,AX ; прибавить BX к

14 000A 8B CB MOV CX,BX ; переслать

BX в CX

15 000C 2B C8 SUB CX,AX ; вычесть AX

из CX

16 000E B8 4C00 MOV AX,4C00H

17 0011 CD 21 INT 21H ; возврат в DOS

18 0013 BEGIN ENDP ; конец процедуры

19 0013 CODESG ENDS ; конец сегмента

20 END BEGIN ; конец программы

Turbo Assembler Version 2.5 03/12/00 12:05:20 Page 2

111

Symbol Table

Symbol Name Type Value

??DATE Text "03/12/00"

??FILENAME Text "exasm1 "

??TIME Text "12:05:20"

??VERSION Number 0205

@CPU Text 0101H

@CURSEG Text CODESG

@FILENAME Text EXASM1

@WORDSIZE Text 2

BEGIN Far CODESG:0000

Groups & Segments Bit Size Align Combine Class

CODESG 16 0013 Para none CODE

STACKSG 16 0060 Para Stack STACK

Рис. 21. Пример листинга программы

Ассемблер преобразует исходные команды в машинный код и выдает

на экран сообщения о возможных ошибках. Типичными ошибками являются

нарушения ассемблерных соглашений по именам, неправильное написание

команд (например, MOVE вместо MOV), а также наличие в операндах неоп-

ределенных имен.

Ассемблер делает попытки скорректировать некоторые ошибки, но в

любом случае следует перезагрузить текстовый редактор, исправить исход-

ную программу (EXASM1.ASM) и повторить ассемблирование.

Листинг содержит не только исходный текст, но также в левой части

транслированный машинный код в шестнадцатеричном формате. В самой

левой колонке находятся шестнадцатеричные адреса команд и данных.

Сегмент стека начинается с относительного адреса 0000. В действи-

тельности он загружается в память в соответствии с адресом в регистре SS и

нулевым смещением относительно этого адреса.

Сегмент кода также начинается с относительного адреса 0000. Он за-

гружается в память в соответствии с адресом в регистре CS и нулевым сме-

щением относительно этого адреса. Поскольку ASSUME является директи-

вой ассемблеру, то первая команда, генерирующая машинный код, – это

MOV AX,0123H. Последняя команда END содержит операнд BEGIN, кото-

рый имеет отношение к имени команды PROC по смещению 0000. Это адрес

112

сегмента кодов, с которого начинается выполнение после загрузки програм-

мы.

Таблица идентификаторов

За листингом ассемблирования программы следует таблица идентифи-

каторов. Первая часть таблицы содержит определенные в программе сегмен-

ты и группы вместе с их размерами в байтах, выравниванием и классом. Вто-

рая часть содержит идентификаторы - имена полей данных в сегменте дан-

ных (в нашем примере их нет) и метки, назначенные командам в сегменте

кодов (одна в нашем примере). Для того, чтобы ассемблер не создавал эту

таблицу, следует указать параметр /N вслед за командой MASM, т.е.

MASM/N.

Двухпроходный ассемблер. В процессе трансляции исходной про-

граммы ассемблер делает два просмотра исходного текста. Одной из основ-

ных причин этого являются ссылки вперед. Это происходит в том случае, ко-

гда в некоторой команде кодируется метка, значение которой еще не опреде-

лено ассемблером.

В первом проходе ассемблер просматривает всю исходную программу

и строит таблицу идентификаторов, используемых в программе, т.е. имен по-

лей данных и меток программы и их относительных адресов в программе. В

первом проходе подсчитывается объем объектного кода, но сам объектный

код не генерируется.

Во втором проходе ассемблер использует таблицу идентификаторов,

построенную в первом проходе. Так как теперь уже известны длины и отно-

сительные адреса всех полей данных и команд, то ассемблер может сгенери-

ровать объектный код для каждой команды. Ассемблер создает, если требу-

ется, файлы: OBJ, LST и CRF.

Компоновка программы. Если в результате ассемблирования не об-

наружено ошибок, то следующий шаг – компоновка объектного модуля.

Файл EXASM1.OBJ содержит только машинный код в шестнадцатеричной

форме. Так как программа может загружаться почти в любое место памяти

для выполнения, то ассемблер может не определить все машинные адреса.

Кроме того, могут использоваться другие (под)программы для объединения с

основной. Назначением программы LINK является завершение определения

адресных ссылок и объединение (если требуется) нескольких программ.

TLINK EXASM.OBJ. На данном этапе единственной возможной

ошибкой может быть указание неправильных имен файлов. Исправить это

можно только перезапуском программы LINK.

Выполнение программы. После ассемблирования и компоновки про-

граммы можно ее выполнить. На рис. 22 приведена схема команд и шагов

для ассемблирования, компоновки и выполнения программы EXASM1.

Если ЕХЕ – файл находится на диске C, то выполнить ее можно командой:

C: EXASM1.EXE или C:EXASM1

113

DOS предполагает, что файл имеет тип ЕХЕ (или СОМ), и загружает файл

для выполнения. Но так как наша программа не вырабатывает видимых ре-

зультатов, выполним ее трассировкой под отладчиком DEBUG или TURBO

DEBUG.

На рис. 22. показана схема ассемблирования, компоновки и выполнения про-

граммы.

Рис. 22. Схема ассемблирования, компоновки и выполнения программы

Пример исходной программы. Особенность программы, приведен-

ной на рис.17, состоит в том, что она не содержит определения данных.

Обычно все программы имеют определенные константы, рабочие поля для

арифметических вычислений и области для операций ввода-вывода.

На рис.23 приводится программа, написанная на языке ассемблера и

для краткости уже ассемблированная. Эта программа знакомит с несколь-

кими новыми особенностями.

114

1 page 60,132

2 TITLE EXASM2 ( EXE ) Операции пере-

сылки и сложения

3 ;-------------------------------------------------------------------------------------------

4 0000 STACKSG SEGMENT PARA STACK

‘Stack’

5 0000 20 [ DW 32 DUP (?)

6 ? ? ? ?

7 ]

9 0040 STACKSG ENDS

10 ;-------------------------------------------------------------------------------------------

11 0000 DATASG SEGMENT PARA ‘Data’

12 0000 00FA FLDA DW 250

13 0002 007D FLDB DW 215

14 0004 ???? FLDC DW ?

15 0006 DATASG ENDS

16 ;-------------------------------------------------------------------------------------------

17 0000 CODESG SEGMENT PARA ‘Code’

18 0000 BEGIN PROC FAR

19 ASSUME CS:CODESG, DS:DATASG, SS:STACKSG, ES:NOTHING

20 0000 1E PUSH DS ; записать DS в стек

21 0001 2B C0 SUB AX,AX ; записать в стек

22 0003 50 PUSH AX ; нулевой адрес

23 0004 B8 ---- R MOV АХ,DATASG ; поместить адрес

24 0007 8E D8 MOV DS,AX ; DATASG в регистр

26 0009 A1 0000 R MOV AX,FLDA ; переслать 0250 в AX

27 000C 03 06 0002 R ADD AX,FLDB ; прибавить 0125 к AX

28 0010 A3 0004 R MOV FLDC,AX ;записать сумму в

FLDC

29 0013 CB RET ; вернуться в DOS

30 0014 BEGIN ENDP

31 0014 CODESG ENDS

32 END BEGIN

----------------------------------------------------------------------------------------------------

---

Segments and Groups:

Name Size Align Combine Class

CODESG....................................0014 PARA NONE

‘CODE’

115

DATASG....................................0006 PARA NONE

‘DATA’

STACKSG..................................0040 PARA STACK

‘STACK’

Symbols:

Name Type Value Attr

BEGIN........................................F PROC 0000 CODESG

Length=0014

FLDA..........................................L WORD 0000 DATASG

FLDB..........................................L WORD 0002 DATASG

FLDC..........................................L WORD 0004 DATASG

Рис. 23. Листинг ассемблирования программы с сегментом данных

Сегмент стека содержит директиву DW (Define Word), описывающую

32 слова, в которых генерируется неопределенное значение, обозначенное

знаком вопроса (?). Определение размера стека в 32 слова является наиболее

реальным, так как в больших программах может потребоваться много «пре-

рываний» для ввода-вывода и вызова подпрограмм – все они используют

стек. Определение стека дублированием константы ‘STACKSG’ в примере на

рис. 16 необходимо лишь для удобства при работе с отладчиком DEBUG.

3амечание: Определяйте размер стека не менее, чем в 32 слова. При

малых размерах стека ни ассемблер, ни компоновщик не смогут определить

этого, и выполнение программы может разрушиться самым непредсказуемым

образом.

В примере на рис. 23 определен сегмент данных DATASG, начинаю-

щийся по относительному адресу 0000. Этот сегмент содержит три значения

в формате DW. Поле FLDA определяет слово (два байта), содержащее деся-

тичное значение 250, которое ассемблер транслирует в шестнадцатеричное

00FA (см. на рис. 23 слева).

Поле FLDB определяет слово с десятичным значением 125, которое

транслируется в шестнадцатеричное 007D. Действительные значения этих

двух констант в памяти FA00 и 7D00 соответственно, что можно проверить с

помощью отладчика DEBUG.

Поле FLDC определяет слово с неизвестным значением, обозначенным

знаком вопроса (?).

Сегмент кода в данном примере имеет имя CODESG и отличается но-

выми особенностями, связанными с сегментом данных. Во-первых, директи-

ва ASSUME указывает на определение DATASG через регистр DS. Данной

116

программе не требуется регистр ES, но некоторые программисты описывают

его для стандартизации.

Во-вторых, после команд PUSH, SUB и PUSH, которые инициализиру-

ют стек, следуют две команды, обеспечивающие адресацию сегмента дан-

ных:

0004 В8 ---- R MOV AX, DATASG

0007 8Е D8 MOV DS, AX

Первая команда MOV загружает DATASG в регистр AX. Конечно, на

самом деле команда не может загрузить сегмент в регистр, она загружает

лишь адрес сегмента DATASG. Обратите внимание на машинный код слева:

В8 ---- R

Четыре дефиса говорят о том, что ассемблер не может определить адрес

DATASG; он определяется, если объектная программа будет скомпонована и

загружена для выполнения. Поскольку загрузчик может расположить про-

грамму в любом месте памяти, ассемблер оставляет данный адрес открытым

и показывает это символом R. Компоновщик должен будет подставить в это

место действительный адрес.

Вторая команда MOV пересылает содержимое регистра АХ в регистр

DS. Таким образом, данная программа имеет директиву ASSUME, которая

соотносит регистр DS с сегментом данных, и команды, инициализирующие

регистр DS относительным адресом DATASG.

Могут возникнуть два вопроса по поводу этой программы. Во-первых,

почему не использовать одну команду для инициализации регистра DS, на-

пример:

MOV DS, DATASG ?

Дело в том, что не существует команд для непосредственной пересылки дан-

ных из памяти в регистр DS. Следовательно, для инициализации DS необхо-

димо кодировать две команды.

Во-вторых, почему программа инициализирует регистр DS, а регистры

SS и CS нет? Оказывается, регистры SS и CS инициализируются автоматиче-

ски при загрузке программы для выполнения, а ответственность за инициа-

лизацию регистра DS и, если требуется, ES лежит полностью на самой про-

грамме.

Пока все эти требования могут показаться весьма туманными, но сей-

час не нужно понимать их. Все последующие программы используют анало-

гичную стандартную инициализацию стека и сегмента данных. Поэтому

можно просто копировать данные коды для каждой новой программы. Дей-

ствительно, вы можете сохранить на диске стандартную часть программы, а

для каждой новой программы копировать эту часть с новым именем и, ис-

пользуя затем редактор, записать дополнительные команды.

В качестве упражнения создайте с помощью вашего редактора программу,

приведенную на рис. 16, выполните ее ассемблирование и компоновку. Затем

117

с помощью отладчика TURBO DEBUGGER просмотрите сегмент кодов, сег-

мент данных, регистры и проделайте пошаговое выполнение программы.

3.6. Отладчик TURBO DEBUGGER

Turbo Debugger – это современный отладчик, позволяющий отлаживать

программы на уровне исходного текста и предназначенный для программи-

стов, работающих на языках семейства Turbo фирмы Borland, и для програм-

мистов, работающих на других языках и желающих иметь более мощную

среду отладки. Многочисленные перекрывающие друг друга окна, а также

сочетание спускающихся и раскрывающихся меню обеспечивают быстрый,

интерактивный пользовательский интерфейс. Интерактивная, контекстноза-

висимая система подсказки обеспечит вас подсказкой на всех стадиях рабо-

ты.

3.6.1. Навигация по диалоговым блокам

Навигация по диалоговым блокам выполняется при помощи клавиш

Tab и Shift-Tab. По набору селективных кнопок можно перемещаться при

помощи клавиш-стрелок, изменяющих текущую выбранную кнопку.

Если у вас есть мышь, то навигация по блокам диалога даже упрощает-

ся. Нужно просто нажать кнопку на нужном элементе. Для того, чтобы за-

крыть блок диалога, нажмите кнопку над верхним левым углом.

Использование окон. Всю информацию и данные Turbo Debugger ото-

бражает в меню (локальных и глобальных), блоках запроса (в которые ин-

формацию вводит пользователь) и в окнах. Используются различные виды

окон в зависимости от того, какого типа информация в них отображается.

Все окна открываются и закрываются с помощью команд меню (или актив-

ных клавиш, соответствующих этим командам). Большая часть окон отлад-

чика Turbo Debugger вызывается из спускающегося меню View (просмотр).

Из этого меню вызывается 14 видов окон. Имеется и окно другого типа, ко-

торое называется окном проверки (Inspect) и открывается выбором пункта

Data|Inspect или пункта Inspect из большинства локальных меню.

Окна, вызываемые из меню View

Breakpoints

Stack

Log

Watches

Variables

Module . . . F3

File . . .

CPU