- •3.Программирование на языке ассемблера
- •3.1. Архитектура микропроцессоров k1810вм86/k1810вм88
- •3.2. Основные элементы ассемблера. Формат программной строки
- •3.3. Директивы управления сегментами
- •3.4. Типовая структура текста программы
- •3.5. Символические имена
- •3.6. Константы. Их типы и директивы описания
- •3.6.1. Числовые константы
- •3.6.2. Символьные константы
- •3.6.3. Поименованные константы
- •3.6.4. Константы-выражения
- •3.7. Переменные. Их типы и директивы описания
- •3.7.1. Стандартные типы данных и их размещение в памяти
- •3.7.2. Директивы описания переменных и распределения памяти
- •3.8. Атрибуты переменных и меток. Директивы, возвращающие атрибутные значения
- •3.8.1. Атрибуты переменных
- •3.8.2. Атрибуты меток
- •3.9. Замена атрибутов переменных и меток
- •3.9.1. Замена смещения
- •3.9.2. Замена сегмента
- •3.9.3. Замена типа
- •3.10. Способы адресации операндов
- •3.10.1. Адресация данных
- •Регистровая адресация
- •Непосредственная адресация
- •Прямая адресация
- •Косвенная регистровая адресация
- •Базовая адресация
- •Индексная адресация
- •Базово-индексная адресация
- •Относительная базовоиндексная адресация
- •3.10.2. Адресация переходов
- •Внутрисегментный прямой переход
- •Внутрисегментный косвенный переход
- •Межсегментный прямой переход
- •Межсегментный косвенный переход
- •3.11. Система команд
3.Программирование на языке ассемблера
В настоящем пособии рассматривается базовый ассемблер MASM версии 5.10 фирмы Microsoft [7], а также режим MASM турбоассемблера TASM версии 3.2 фирмы Borland [8].
Ассемблер является основным языком программирования для МПС, так как обеспечивает максимальную эффективность создаваемых программ с точки зрения их быстродействия и объема.
Ассемблер это машинно-ориентированный язык, позволяющий использовать все ресурсы системы. Однако, для успешного программирования на нем необходимо четко представлять аппаратные средства используемой микроЭВМ, то есть ту материальную среду, в которой протекает процесс решения задачи. Так как задача решается программными средствами, то в эту среду входят только программно доступные элементы аппаратных средств, то есть элементы, доступные с помощью системы команд.
Совокупность программно доступных элементов системы называется ее архитектурой. Архитектура микроЭВМ включает в себя архитектуры микропроцессора, памяти и интерфейса.
3.1. Архитектура микропроцессоров k1810вм86/k1810вм88
Архитектура МП ВМ86/ВМ88 приведена на рис.3.1. Она включает в свой состав 14 программно доступных регистров. Все они делятся на две группы:
1) регистры общего назначения (РОН);
2) сегментные регистры.
В свою очередь РОН делятся на регистры данных и регистрыуказатели адреса. Отличительной особенностью регистров данных является возможность их использования как в виде полных 16-битных регистров AX, BX, CX, DX, так и в виде частичных 8-битных регистров AH, AL, BH, BL, CH, CL, DH, DL. Это обеспечивает возможность эффективной обработки как однобайтных, так и двухбайтных данных. Регистры данных предназначены для хранения данных, и они единообразно участвуют во всех арифметических и логических операциях.
Регистрыуказатели адреса SP, BP, SI, DI могут использоваться только как полные 16-битные регистры. Они предназначены в основном для хранения адресной информации. Однако, эти регистры могут участвовать и в арифметических и логических операциях, что позволяет отнести их к РОН.
Определение регистров данных и регистровуказателей адреса как регистров общего назначения в МП ВМ86/ВМ88 весьма условно. Многие команды рассматривают различные регистры этой группы как специализированные регистры, что обуславливает их функциональную неравнозначность. Основная специализация регистров этой группы указана на рис.3.1, а полные сведения о нейв табл. 3.1.
Рис. 3.1. Архитектура МП ВМ86/ВМ88
Специализация внутренних регистров МП требует, чтобы программист или компилятор языка высокого уровня внимательно распределял и тщательно следил за использованием конкретных регистров. Однако, это дает возможность их неявного использования соответствующими командами, что позволяет получить более короткий машинный код, чем в случае идеальных РОН.
Сегментные регистры CS, DS, ES, SS служат для поддержки ранее рассмотренного механизма сегментации памяти (см. подраздел 2.2.3) и каждый из них обеспечивает хранение базового (начального) адреса segment соответствующего сегмента.
Таблица 3.1
Специализация РОН
Регистр |
Специализированные функции |
AX |
Умножение, деление, вводвывод слов |
AH |
Умножение и деление байт |
AL |
Умножение, деление, вводвывод байт, десятичная арифметика, табличное преобразование байта |
BX |
Базовый регистр адреса данных, табличное преобразование |
CX |
Счетчик циклов в командах управления циклами и обработки цепочек |
CL |
Счетчик циклов в командах сдвигов |
DX |
Умножение и деление слов, косвенный вводвывод |
SP |
Указатель стека |
BP |
Базовый регистр адреса стека |
SI |
Индексный регистр, операции с цепочками (строками) |
DI |
Индексный регистр, операции с цепочками (строками) |
Указатель команд IP обеспечивает хранение смещения offset очередной команды, подлежащей считыванию из текущего сегмента программного кода.
Регистр флагов служит для хранения признаков состояния МП. Все флаги делятся на две группы:
1) арифметические флаги; 2) управляющие флаги.
Арифметические флаги характеризуют признаки результата операции, полученного в АЛУ. К ним относятся:
CF флаг переноса, фиксирующий значение переноса (заема), возникающего при сложении (вычитании) байтов или слов, а также значение выдвигаемого бита при сдвиге операндов;
PF флаг четности (паритета), фиксирующий наличие четного количества единиц в младшем байте результата;
AF флаг вспомогательного переноса, фиксирующий перенос (заем) из младшей тетрады (бита D3) регистра AL при сложении (вычитании) двоично-десятичных чисел, обрабатываемых только побайтно;
ZF флаг нуля, фиксирующий получение нулевого результата;
SF флаг знака, дублирующий значение старшего бита результата, который при использовании дополнительного кода соответствует знаку числа;
OF флаг переполнения, фиксирующий переполнение разрядной сетки МП при сложении и вычитании знаковых чисел. Переполнение приводит к потере старшего бита результата. Например, для 4-разрядной машины имеем:
Поскольку переполнение полностью искажает результат, то имеется специальная команда прерывания по переполнению, с помощью которой при OF=1 инициируется программное прерывание, при обработке которого анализируется возникшая ситуация и принимаются все необходимые решения.
Кодирование арифметических флагов соответствует общепринятому (см. подраздел 1.3.1).
К управляющим флагам относятся:
DF флаг направления, определяющий направление обработки данных в виде цепочек символов. Если DF=0, то цепочка обрабатывается от первого элемента (с наименьшим адресом) к последнему (с наибольшим адресом). При DF=1 цепочка обрабатывается от последнего элемента (с наибольшим адресом) к первому (с наименьшим адресом). Выбор направления обработки имеет смысл при пересылке перекрывающихся цепочек. Если начальный адрес приемника меньше начального адреса источника, то пересылку следует начинать с первого элемента. Если же начальный адрес приемника больше начального адреса источника, то пересылка осуществляется с последнего элемента.
IF флаг разрешения маскируемого прерывания. При IF=0 прерывания по входу INTR запрещены, и МП игнорирует все поступающие на него запросы. При IF=1 прерывания по входу INTR разрешены, и МП обслуживает их при наличии запросов.
TF флаг трассировки, управляющий отладочным режимом работы МП. При TF=0 МП выполняет команды основной программы обычным образом, считывая их друг за другом из памяти. При TF=1 после выполнения каждой команды основной программы автоматически инициируется внутреннее прерывание пошагового режима, в процессе обработки которого отображается содержимое регистров МП и важнейших ячеек памяти. Эта информация позволяет оценить текущее состояние системы, что способствует упрощению отладки программ.
Для управления флагами DF и IF существуют специальные команды. Команды управления флагом TF отсутствуют, и управление им осуществляется через память с помощью логических команд.
При сбросе МП все флаги принимают нулевые значения.