Питер Абель. Ассемблер и программирование для IBM PC
страница №3
...линесколько процедур, определенных директивой PROC. Сегмент,
содержащий только одну процедуру имеет следующий вид:
имя-сегмента SEGMENT PARA
имя-процедуры PROC FAR Сегмент
. кода
. с
. одной
RET процедурой
Ассемблер для IBM PC. Глава 3 65
имя-процедуры ENDP
имя-сегмента ENDS
Имя процедуры должно обязательно присутствовать, быть
уникальным и удовлетворять соглашениям по именам в ассембле
ре. Операнд FAR указывает загрузчику DOS, что начало данной
процедуры является точкой входа для выполнения программы.
Директива ENDP определяет конец процедуры и имеет имя,
аналогичное имени в директиве PROC. Команда RET завершает
выполнение программы и в данном случае возвращает управление
в DOS.
Сегмент может содержать несколько процедур (см. гл.7).
Директива ASSUME
Процессор использует регистр SS для адресации стека,
ркгистр DS для адресации сегмента данных и регистр CS для
адресации cегмента кода. Ассемблеру необходимо сообщить
назначение каждого сегмента. Для этой цели служит директива
ASSUME, кодируемая в сегменте кода следующим образом:
Директива Операнд
ASSUME SS:имя_стека,DS:имя_с_данных,CS:имя_с_кода
Например, SS:имя_стека указывает, что ассемблер должен
ассоциировать имя сегмента стека с регистром SS. Операнды
могут записываться в любой последовательности. Регистр ES
также может присутствовать в числе операндов. Если программа
не использует регистр ES, то его можно опустить или указать
ES:NOTHING.
Директива END
Как уже показано, директива ENDS завершает сегмент, а
директива ENDP завершает процедуру. Директива END в свою
очередь полностью завершает всю программу:
Директива Операнд
END [имя_процедуры]
Операнд может быть опущен, если программа не предназначе
на для выполнения, например, если ассемблируются только опре
деления данных, или эта программа должна быть скомпанована с
другим (главным) модулем. Для обычной программы с одним
модулем oперанд содержит имя, указанное в директиве PROC,
которое было oбозначено как FAR.
ПАМЯТЬ И РЕГИСТРЫ
Рассмотрим особенности использования в командах имен,
имен в квадратных скобках и чисел. В следующих примерах
положим, что WORDA определяет слово в памяти:
Ассемблер для IBM PC. Глава 3 66
MOV AX,BX ;Переслать содержимое BX в регистр AX
MOV AX,WORDA ;Переслать содержимое WORDA в регистр AX
MOV AX,[BX] ;Переслать содержимое памяти по адресу
; в регистре BX в регистр AX
MOV AX,25 ;Переслать значение 25 в регистр AX
MOV AX,[25] ;Переслать содержимое по смещению 25
Новым здесь является использование квадратных скобок, что
потребуется в следующих главах.
ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ ПРОГРАММЫ
Существует два основных типа загрузочных программ: EXE и
COM. Рассмотрим требования к EXE-программам, а COM-программы
будут представлены в главе 6. DOS имеет четыре требования
для инициализации ассемблерной EXE-программы: 1) указать
ассемблеру, какие cегментные регистры должны соответствовать
сегментам, 2) сохранить в стеке адрес, находящийся в регист
ре DS, когда программа начнет выполнение, 3) записать в стек
нелевой адрес и 4) загрузить в регистр DS адрес сегмента
данных.
Выход из программы и возврат в DOS сводится к использова
нию команды RET. Рис.3.1 иллюстрирует требования к инициали
зации и выходу из программы:
1. ASSUME - это ассемблерная директива, которая устанавли
вает для ассемблера соответствие между конкретными
сегментами и сегментными регистрами; в данном случае,
CODESG - CS, DATASG - DS и STACKSG - SS. DATASG и
STACKSG не определены в этом примере, но они будут
представлены следующим образом:
STACKSG SEGMENT PARA STACK Stack 'Stack'
DATASG SEGMENT PARA 'Data'
Ассоциируя сегменты с сегментными регистрами, ассемблер
сможет определить смещения к отдельным областям в
каждом сегменте. Например, каждая команда в сегменте
кодов имеет определенную длину: первая команда имеет
смещение 0, и если это двухбайтовая команда, то вторая
команда будет иметь смещение 2 и т.д.
2. Загрузочному модулю в памяти непосредственно предшеству
ет 256-байтовая (шест.100) область, называемая префик
сом программного сегмента PSP. Программа загрузчика
использует регистр DS для установки адреса начальной
точки PSP. Пользовательская программа должна сохранить
этот адрес, поместив его в стек. Позже, команда RET
использует этот адрес для возврата в DOS.
Ассемблер для IBM PC. Глава 3 67
3. В системе требуется, чтобы следующее значение в стеке
являлось нулевым адресом (точнее, смещением). Для этого
команда SUB очищает регистр AX, вычитая его из этого же
регистра AX, а команда PUSH заносит это значение в
стек.
4. Загрузчик DOS устанавливает правильные адреса стека в
регистре SS и сегмента кодов в регистре CS. Поскольку
программа загрузчика использует регистр DS для других
целей, необходимо инициализировать регистр DS двумя
командами MOV, как показано на рис.3.1. В следующем
разделе этой главы "Исходная программа. Пример II"
детально поясняется инициализация регистра DS.
Рис. 3.1. Инициализация EXE-программы.
5. 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 обычно используемым выходом является команда INT
20H.
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 кодировании программ.
ПРИМЕР ИСХОДНОЙ ПРОГРАММЫ
Рис. 3.2. обобщает предыдущие сведения в простой исходной
программе на ассемблере. Программа содержит сегмент стека -
STACKSG и сегмент кода - CODESG.
STACKSG содержит один элемент DB (определить байт),
который определяет 12 копий слова 'STACKSEG'. В последующих
программах стек не опpеделяется таким способом, но при
использовании отладчика для просмотра ассемблированной
программы на экране, данное определение помогает локализо
вать стек.
CODESG содержит выполняемые команды программы, хотя
первая директива ASSUME не генерирует кода. Директива ASSUME
назначает регистр SS для STACKSG и регистр CS для CODESG.
В действительности, 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 программы 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 ассигновать pегистр DS.
Ассемблер для IBM PC. Глава 3 68
Команды, следующие за ASSUME - PUSH, SUB и PUSH выполняют
стандартные действия для инициализации стека текущим адресом
в регистре DS и нулевым адресом. Поскольку, обычно,
программа выполняется из DOS, то эти команды обеспечивают
возврат в DOS после завершения программы. (Можно также
выполнить программу из отладчика, хотя это особый случай).
Последующие команды выполняют те же действия, что
показаны на pис.2.1 в предыдущей главе, когда рассматривался
отладчик.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ НА ПАМЯТЬ
ъ Не забывайте ставить символ "точка с запятой" перед
комментариями.
ъ Завершайте каждый сегмент директивой ENDS, каждую
процедуру - директивой ENDP, а программу - директивой
END.
ъ В директиве ASSUME устанавливайте соответствия между
сегментными регистрами и именами сегментов.
ъ Для EXE-программ (но не для COM-программ, см. гл.6)
обеспечивайте не менее 32 слов для стека, соблюдайте
соглашения по инициализации стека командами PUSH, SUB и
PUSH и заносите в регистр DS адрес сегмента данных.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
3.1. Какие команды заставляют ассемблер печатать заголовок в
начале каждой страницы листинга и делать прогон листа?
3.2. Какие из следующих имен неправильны: а) PC_AT, б) $50,
в) @$_Z, г) 34B7, д) AX?
3.3. Какое назначение каждого из трех сегментов, описанных в
этой главе?
3.4. Что конкретно подразумевает директива END, если она
завершает а) программу, б) процедуру, в) сегмент?
3.5. Укажите различия между директивой и командой.
3.6. Укажите различия в назначении RET и END.
3.7. Для сегментов кода, данных и стека даны имена CDSEG,
DATSEG и STKSEG соответственно. Сформируйте директиву
ASSUME.
3.8. Напишите три команды для инициализации стека адресом в
DS и нулевым адресом.
Ассемблер для IBM PC. Глава 4 79
ГЛАВА 4. Ассемблирование и выполнение программ
Ассемблирование и выполнение программ
Цель: показать процессы ассемблирования, компановки и
выполнения программ.
ВВЕДЕНИЕ
В данной главе объясняется, как ввести в компьютер
исходный ассемблерный текст программы, как осуществить
ассемблирование, компановку и выполнение программы. Кроме
того, показана генерация таблицы перекрестных ссылок для
целей отладки.
ВВОД ПРОГРАММЫ
На рис.3.2. был показан только исходный текст программы,
предназначенный для ввода с помощью текстового редактора.
Теперь можно использовать DOS EDLIN или другой текстовый
редактор для ввода этой программы. Если вы никогда не
пользовались программой EDLIN, то именно сейчас необходимо
выполнить ряд упражнений из руководства по DOS. Для запуска
программы EDLIN вставте дискету DOS в дисковод A и
форматизованную дискету в дисковод B. Чтобы убедиться в
наличии на дискете свободного места для исходного текста,
введите CHKDSK B:. Для винчестера во всех следующих примерах
следует использовать C: вместо B:. Для ввода исходной
программы EXASM1, наберите команду
EDLIN В:EXASM1.ASM [Return]
В результате DOS загрузит EDLIN в памяти и появится
сообщение "New file" и приглашение "*-". Введите команду I
для ввода строк, и затем наберите каждую ассемблерную
команду так, как они изобpажены на рис. 3.2. Хотя число
пробелов в тексте для ассемблера не существенно, старайтесь
записывать метки, команды, операнды и комментарии, выровнен
ными в колонки, программа будет более yдобочитаемая. Для
этого в EDLIN используется табуляция через каждые восемь
позиций.
После ввода программы убедитесь в ее правильности. Затем
наберите E (и Return) для завершения EDLIN. Можно проверить
наличие программы в каталоге на диске, введите
DIR B: (для всех файлов)
или DIR B:EXASM1.ASM (для одного файла)
Ассемблер для IBM PC. Глава 4 80
Если предполагается ввод исходного текста большего
объема, то лучшим применением будет полноэкранный редактор.
Для получения распечатки программы включите принтер и
установите в него бумагу. Вызовите программу PRINT (для DOS
2.0 и старше). DOS загрузит программу в память и распечатает
текст на принтере:
PRINT B:EXASM1.ASM [Return]
Программа EXASM.ASM еще не может быть выполнена - прежде
необходимо провести ее ассемблирование и компановку. В
следующем pазделе показана эта же программа после
ассемблирования и пояснены этапы ассемблирования и получения
листинга.
ПОДГОТОВКА ПРОГРАММЫ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ
После ввода на диск исходной программы под именем
EXASM1.ASM необходимо проделать два основных шага, прежде
чем программу можно будет выполнить. Сначала необходимо
ассемблиpовать программу, а затем выполнить компановку.
Программисты на языке бейсик могут выполнить программу сразу
после ввода исходного текста, в то время как для ассемблера
и компиллярных языков нужны шаги трансляции и компановки.
Шаг ассемблирования включает в себя трансляцию исходного
кода в машинный объектный код и генерацию OBJ-модуля. Вы уже
встречали примеры машинного кода в главе 2 и примеры исxодно
го текста в этой главе.
OBJ-модуль уже более приближен к исполнительной форме, но
еще не готов к выполнению. Шаг компановки включает преобразо
вание OBJ-модуля в EXE (исполнимый) модуль, содержащий
машинный код. Прогрпмма LINK, находящаяся на диске DOS,
выполняет следующее:
1. Завершает формирование в OBJ-модуле адресов, которые
остались неопределенными после ассемблирования. Во мно
гих следующих программах такие адреса ассемблер отмеча
ет как ----R.
2. Компанует, если необходимо, более одного отдельно ассем
блированного модуля в одну загрузочную (выполнимую) про
грамму; возможно две или более ассемблерных программ
или ассемблерную программу с программами, написанными
на языках высокого уровня, таких как Паскаль или
Бейсик.
3. Инициализирует EXE-модуль командами загрузки для
выполнения.
После компановки OBJ-модуля (одного или более) в
EXE-модуль, можно выполнить EXE-модуль любое число раз. Но,
если необходимо внести некоторые изменения в EXE-модуль,
следует скорректировать исходную программу, ассемблировать
ее в другой OBJ-модуль и выполнить компановку OBJ-модуля в
Ассемблер для IBM PC. Глава 4 81
новый EXE-модуль. Даже, если эти шаги пока остаются непо
нятными, вы обнаружите, что, получив немного навыка, весь
процесс подготовки EXE-модуля будет доведен до автоматизма.
Заметьте: определенные типы EXE-программ можно преобразовать
в oчень эффективные COM-программы. Предыдущие примеры,
однако, не cовсем подходят для этой цели. Данный вопрос
рассматривается в главе 6.
АССЕМБЛИРОВАНИЕ ПРОГРАММЫ
Для того, чтобы выполнить исходную ассемблерную програм
му, необходимо прежде провести ее ассемблирование и затем
компановку. На дискете с ассемблерным пакетом имеются две
версии aссемблера. ASM.EXE - сокращенная версия с отсутстви
ем некоторых незначительных возможностей и MASM.EXE -
полная версия. Если размеры памяти позволяют, то используйте
версию MASM (подробности см. в соответствующем руководстве
по ассемблеру).
Для ассемблирования, вставте ассемблерную дискету в
дисковод A, а дискету с исходной программой в дисковод B.
Кто имеет винчестер могут использовать в следующих примеpах
C вместо A и B. Простейший вариант вызова программы это ввод
команды MASM (или ASM), что приведет к загрузке программы
ассемблера с диска в память. На экране появится:
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. Введите номер дисковода (если
он не определен умолчанием) и имя файла в следующем виде:
B:EXASM1. Не следует набирать тип файла ASM, так как ассем
блер подразумевает это.
Во-втором запросе предполагается аналогичное имя файла
(но можно его заменить). Если необходимо, введите номер
дисковода B:.
Третий запрос предполагает, что листинг ассемблирования
программы не требуется. Для получения листинга на дисководе
B наберите B: и нажмите Return.
Последний запрос предполагает, что листинг перекрестных
cсылок не требуется. Для получения листинга на дисководе B,
наберите B: и нажмите Return.
Если вы хотите оставить значения по умолчанию, то в трех
последних запросах просто нажмите Return. Ниже приведен
пример запросов и ответов, в результате которых ассемблер
должен cоздать OBJ, LST и CRF-файлы. Введите ответы так, как
показано, за исключением того, что номер дисковода может
быть иной.
source filename [.ASM]:B:EXASM1 [Return]
Ассемблер для IBM PC. Глава 4 82
object filename [filename.OBJ]:B: [Return]
source listing [NUL.LST]:B: [Return]
cross-reference [NUL.CRF]:B: [Return]
Всегда необходимо вводить имя исходного файла и, обычно,
запрашивать OBJ-файл - это требуется для компановки
программы в загрузочный файл. Возможно потребуется указание
LST-файла, особенно, если необходимо проверить сгенерирован
ный машинный код. CRF-файл полезен для очень больших
программ, где необходимо видеть, какие команды ссылаются на
какие поля данных. Кроме того, ассемблер генерирует в
LST-файле номера строк, которые используются в CRF-файле.
В приложении 4 "Режимы ассемблирования и редактирования"
перечислены режимы (опции) для ассемблера версий 1.0 и 2.0.
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 опеpандах неопределенных имен.
Программа ASM вадает только коды ошибок, которые объяснены в
руководстве по ассемблеру, в то время как программа МASM
выдает и коды ошибок, и пояснения к ним. Всего имеется около
100 сообщений об ошибках.
Ассемблер делает попытки скорректировать некоторые
ошибки, но в любом случае следует перезагрузить текстовый
редактор, исправить исходную программу (EXASM1.ASM) и
повторить ассемблирование.
На рис. 4.1. показан листинг, полученный в результате
асcемблирования программы и записанный на диск под именем
EXASM1.LST.
В начале листинга обратите внимание на реакцию ассемблера
на директивы PAGE и TITLE. Никакие директивы, включая
SEGMENT, PROC, ASSUME и END не генерируют машинных кодов.
Листинг содержит не только исходный текст, но также слева
транслированный машинный код в шестнадцатиричном формате. В
самой левой колонке находится шест.адреса команд и данных.
Сегмент стека начинается с относительного адреса 0000. В
действительности он загружается в память в соответствии с
адpесом в регистре SS и нулевым смещением относительно этого
адpеса. Директива SEGMENT устанавливает 16-кратный адрес и
указывает ассемблеру, что это есть начало стека. Сама
директива не генерирует машинный код. Команда DB, также
находится по адресу 0000, содержит 12 копий слова
'STACKSEG'; машинный код представлен шест.0C (десятичное 12)
и шест. представлением ASCII символов. (В дальнейшем можно
использовать отладчик для просмотра результатов в памяти).
Сегмент стека заканчивается по адресу шест. 0060, который
эквивалентен десятичному значению 96 (12х8).
Рис. 4.1. Листинг ассемблирования программы
Ассемблер для IBM PC. Глава 4 83
Сегмент кода также начинается с относительного адреса
0000. Он загружается в память в соответствии с адресом в
pегистре CS и нулевым смещением относительно этого адреса.
Поскольку ASSUME является директивой ассемблеру, то первая
команда, которая генерирует действительный машинный код есть
PUSH DS - однобайтовая команда (1E), находящаяся на нулевом
смещении. Следующая команда SUB AX,AX генерирует двухбайто
вый машинный код (2B C0), начинающийся с относительного
адреса 0001. Пробел между байтами только для удобочитаемос
ти. В данном примере встречаются одно-, двух- и трехбайтовые
команды.
Последняя команда END содержит операнд BEGIN, который
имеeт отношение к имени команды PROC по смещению 0000. Это
есть адрес сегмента кодов, с которого начинается выполнение
после загрузки программы.
Листинг ассемблирования программы EXASM1.LST, имеет по
директиве PAGE шиpину 132 символа и может быть распечатан.
Многие принтеры могут печатать текст сжатым шрифтом.
Включите ваш принтер и введите команду
MODE LPT1:132,6
Таблица идентификаторов
За листингом ассемблирования программы следует таблица
идентификаторов. Первая часть таблицы содержит определенные
в программе сегменты и группы вместе с их размером в байтах,
выравниванием и классом. Вторая часть содержит идентификато
ры - имена полей данных в сегменте данных (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 программы ассемблер
делает два просмотра исходного текста, или два прохода.
Одной из основных причин этого являются ссылки вперед, что
происходит в том случае, когда в некоторой команде кодирует
ся метка, значение которой еще не определено ассемблером.
В первом проходе ассемблер просматривает всю исходную
прогpамму и строит таблицу идентификаторов, используемых в
программе, т.е. имен полей данных и меток программы и их
относительных aдресов в программе. В первом проходе
подчитывается объем объектного кода, но сам объектный код не
генерируется.
Во втором проходе ассемблер использует таблицу идентифи
каторов, построенную в первом проходе. Так как теперь уже
известны длины и относительные адреса всех полей данных и
команд, то ассемблер может сгенерировать объектный код для
каждой команды. Ассемблер создает, если требуется, файлы:
OBJ, LST и CRF.
Ассемблер для IBM PC. Глава 4 84
КОМПАНОВКА ПРОГРАММЫ
Если в результате ассемблирования не обнаружено ошибок,
то cледующий шаг - компановка 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.
Для компановки ассемблированной программы с дискеты,
вставте дискету DOS в дисковод A, а дискету с программой в
дисковод B. Пользователи винчестерского диска могут
загрузить компановщик LINK прямо с дисковода C. Введите
команду LINK и нажмите клавишу Return. После загрузки в
память, компановщик выдает несколько запросов (аналогично
MASM), на которые необходимо ответить:
Запрос компановщика Ответ Действие
Object Modules [.OBJ]: B:EXASM1 Компанует EXASM1.OBJ
Run file [EXASM1.EXE]: B: Создает EXASM1.EXE
List file [NUL.MAP]: CON Создает EXASM1.MAP
Libraries [.LIB]: [Return] По умолчанию
Первый запрос - запрос имен объектных модулей для компа
новки, тип OBJ можно опустить.
Второй запрос - запрос имени исполнимого модуля (файла),
(по умолчанию A:EXASM1.EXE). Ответ B: требует, чтобы
компановщик создал файл на дисководе В. Практика сохранения
одного имени (при разных типах) файла упрощает работу с
программами.
Третий запрос предполагает, что LINK выбирает значение по
yмолчанию - NUL.MAP (т.е. MAP отсутствует). MAP-файл
содержит таблицу имен и размеров сегментов и ошибки, которые
обнаружит LINK. Типичной ошибкой является неправильное
определение сегмента стека. Ответ CON предполагает, что
таблица будет выведена на экран, вместо записи ее на диск.
Это позволяет сэкономить место в дисковой памяти и сразу
просмотреть таблицу непосредственно на экране. В нашем
примере MAP-файл содержит следующую информацию:
Start Stop Length Name
00000H 00015H 0016H CODESG
00020H 0007FH 0060H STACKSG
Ассемблер для IBM PC. Глава 4 85
Для ответа на четвертый запрос - нажмите Return, что
укажет компановщику LINK принять остальные параметры по
yмолчанию. Описание библиотечных средств можно найти в
руководстве по DOS.
На данном этапе единственной возможной ошибкой может быть
yказание неправильных имен файлов. Исправить это можно
только перезапуском программы LINK. В приложении 4 перечис
лен ряд pежимов компановщика LINK.
ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОГРАММЫ
После ассемблирования и компановки программы можно
(наконец-то!) выполнить ее. На рис. 4.2 приведена схема
команд и шагов для ассемблирования, компановки и выполнения
программы EXASM1. Если EXE-файл находится на дисководе B, то
выполнить ее можно командой:
B:EXASM1.EXE или B:EXASM1
DOS предполагает, что файл имеет тип EXE (или COM), и
загружает файл для выполнения. Но так как наша программа не
вырабатывает видимых результатов, выполним ее трассировкой
под отладчиком DEBUG. Введите
DEBUG B:EXASM1.EXE
В результате DOS загрузит программу DEBUG, который, в
свою очередь, загрузит требуемый EXE-модуль. После этого
отладчик выдаст дефис (-) в качестве приглашения. Для
просмотра сегмента стека введите
D SS:0
Эту область легко узнать по 12-кратному дублированию
константы STACKSEG. Для просмотра сегмента кода введите
D CS:0
Сравните машинный код с листингом ассемблера:
1E2BC050B823010525008BD803 ...
Непосредственные операнды, приведенные в листинге
ассемблирования как 0123 и 0025 в памяти представлены в виде
2301 и 2500 соответственно. В данном случае листинг
ассемблирования не вполне соответствует машинному коду. Все
двухбайтовые адреса (слова) и непосредственные операнды в
машинном коде хранятся в обратном порядке.
Ассемблер для IBM PC. Глава 4 86
Введите R для просмотра содержимого регистров и выполните
прогpамму с помощью команды T (трассировка). Обратите
внимание на воздействие двух команд PUSH на стек - в вершине
стека теперь находится содержимое регистра DS и нулевой
адрес.
В процессе пошагового выполнения программы обратите
внимание на содержимое регистров. Когда вы дойдете до
команды RET, можно ввести Q (Quit - выход) для завершения
работы отладчика.
Используя команду dir, можно проверить наличие ваших
файлов на диске:
DIR B:EXASM1.*
Рис. 4.2. Схема ассемблирования, компановки
и выполнения программы.
В результате на экране появится следующие имена файлов:
EXASM1.BAK (если для корректировки EXASM1.ASM использовался
редактор EDLIN), EXASM1.ASM, EXASM1.OBJ, EXASM1.LST,
EXASM1.EXE и EXASM1.CRF. Последовательность этих файлов
может быть иной в зависимости от того, что уже находится на
диске.
Очевидно, что разработка ряда программ приведет к занятию
дискового пространства. Для проверки оставшегося свободного
места на диске полезно использовать команду DOS CHKDSK. Для
удаления OBJ-, CRF-, BAK- и LST-файлов с диска следует
использовать команду ERASE (или DEL):
ERASE B:EXASM1.OBJ, ...
Следует оставить (сохранить) ASM-файл для последующих
изменений и EXE-файл для выполнения.
В следующем разделе представлено определение данных в
сегменте данных. Позже будет описана таблица перекрестных
cсылок.
ПРИМЕР ИСХОДНОЙ ПРОГРАММЫ
Особенность программы, приведенной на рис. 4.1, 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.
В главе 2 (рис.2.3) была рассмотрена программа в машинных
кодах, в которой были определены два поля данных. В этой
главе на рис. 4.3 приводится аналогичная программа, но на
этот раз написанная на языке ассемблера и для краткости уже
ассемблированная. Эта программа знакомит с несколькими
новыми особенностями.
Ассемблер для IBM PC. Глава 4 87
Сегмент стека содержит директиву DW (Define Word - опреде
лить cлово), описывающая 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 "прерываний" для ввода-вывода и вызовов подпрограмм -
все они используют стек. Определение стека дублированием
константы 'STACKSEG' в примере на pис. 3.2 необходимо лишь
для удобства при работе с отладчиком DEBUG.
Замечание: Определяйте размер стека не менее 32 слов. При
малых размерах стека ни ассемблер, ни компановщик не смо-
гут определить этого и выполнение программы может разрушить
ся самым непредсказуемым образом.
В примере на рис. 4.3 определен сегмент данных DATASG,
начинающийся по относительному адресу 0000. Этот сегмент
содержит три значения в формате DW. Поле FLDA определяет
слово (два байта), содержащее десятичное значение 250,
которое ассемблер транслирует в шест. 00FA (см. на рисунке
слева).
Поле FLDB определяет слово с десятичным значением 125,
котоpое транслируется в шест. 007D. Действительные значения
этих двух констант в памяти - FA00 и 7D00 соответственно,
что можно проверить c помощью отладчика DEBUG.
Рис. 4.3. Листинг ассемблирования программы
с сегментом данных.
Поле FLDC определяет слово с неизвестным значением,
обозначенным знаком вопроса (?).
Сегмент кода в данном примере имеет имя CODESG и отли-
чается новыми особенностями, связанными с сегментом данных.
Во-первых, директива ASSUME указывает на определние DATASG
через регистр DS. Данной программе не требуется регистр ES,
но некоторые программисты описывают его для стандартизации.
Во-вторых, после команд PUSH, SUB и PUSH, которые инициали-
зируют стек, следуют две команды, обеспечивающие адресацию
сегмента данных:
0004 B8 ---- R MOV AX,DATASG
0007 8E 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:
B8 ---- R
Четыре дефиса говорят о том, что ассемблер не может опреде
лить aдрес DATASG; он определяется лишь когда объектная
программа будет скомпанована и загружена для выполнения.
Ассемблер для IBM PC. Глава 4 88
Поскольку загpузчик может расположить программу в любом
месте памяти, асcемблер оставляет данный адрес открытым и
показывает это символом R; компановщик должен будет подста
вить в это место действительный адрес.
Вторая команда MOV пересылает содержимое регистра AX 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 инициали
зации регистра DS, например,
MOV DS,DATASG ?
Дело в том, что не существует команд для непосредственной
переcылки данных из памяти в регистр DS. Следовательно, для
инициализации DS необходимо кодировать две команды.
Во-вторых, почему программа инициализирует регистр DS, а
регистры SS и CS нет? Оказывается, регистры SS и CS
инициализируются автоматически при загрузке программы для
выполнения, а ответственность за инициализацию регистра DS
и, если требуется ES, лежит полностью на самой программе.
Пока все эти требования могут показаться весьма туман
ными, но cейчас нет необходимости понимать их. Все последую
щие программы используют аналогичную стандартную инициализа
цию стека и сегмента данных. Поэтому можно просто копировать
данные коды для каждой новой программы. Действительно, вы
можете сохранить на диске стандартную часть программы и для
каждой новой программы копировать эту часть с новым именем,
и, используя затем редактор, записать дополнительные
команды.
В качестве упражнения, создайте с помощью вашего
редактора программу, приведенную на рис. 4.3, выполните ее
ассемблирование и компановку. Затем с помощью отладчика
DEBUG просмотрите сегмент кодов, сегмент данных, регистры и
проделайте пошаговое выполнение программы.
ФАЙЛ ПЕРЕКРЕСТНЫХ ССЫЛОК
В процессе трансляции ассемблер создает таблицу
идентификаторов (CRF), которая может быть представлена в
виде листинга перекрестных ссылок на метки, идентификаторы
и переменные в программе. Для получения данного фала,
необходимо на четвертый запрос ассемблера, oтветить B:,
полагая, что файл должен быть создан на диске B:
cross-reference [NUL.CRF]:B: [Return]
Ассемблер для IBM PC. Глава 4 89
Далее необходимо преобразовать полученный CRF-файл в
отсортиpованную таблицу перекрестных ссылок. Для этого на
ассемблерном диске имеется соответствующая программа. После
успешного ассемблирования введите команду CREF. На экране
появится два запроса:
Cref filename [.CRF]:
List filename [cross-ref.REF]:
На первый запрос введите имя CRF-файла, т.е. B:EXASM1. На
второй запрос можно ввести только номер дисковода и получить
имя по умолчанию. Такой выбор приведет к записи CRF в файл
перекрестных ссылок по имени EXASM1.REF на дисководе B.
Для распечатки файла перекрестных ссылок используйте
команду DOS PRINT. В приложении 4 приведен ряд режимов
программы CREF.
Рис. 4.4. Таблица перекрестных ссылок
На рис. 4.4 показана таблица перекрестных ссылок для
программы, приведенной на рис. 4.3. Все идентификаторы в
таблице предcтавлены в алфавитном порядке и для каждого из
них указаны номеpа строк в исходной программе, где они
определены и имеют ссылки. Имена сегментов и элементов
данных представлены в алфавитном поpядке. Первое число
справа в формате n# указывает на номер строки в LST-файле,
где определен соответствующий идентификатор. Еще правее
находятся числа, указывающие на номера строк, где имеются
cсылки на этот идентификатор. Например, CODESG определен в
строке 17 и имеет ссылки на строках 19 и 32.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ НА ПАМЯТЬ
ъ Ассемблер преобразует исходную программу в OBJ-файл, а
компановщик - OBJ-файл в загрузочный EXE-файл.
ъ Внимательно проверяйте запросы и ответы на них для
программ (M)ASM, LINK и CREF прежде чем нажать клавишу
Return. Будьте особенно внимательны при указании диско
вода.
ъ Программа CREF создает распечатку перекрестных ссылок.
ъ Удаляйте ненужные файлы с вашего диска. Регулярно
пользуйтесь программой CHKDSK для проверки свободного
места на диске. Кроме того периодически создавайте
резервные копии вашей программы, храните резервную
дискету и копируйте ее заново для последующего
программирования.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
Ассемблер для IBM PC. Глава 4 90
4.1. Введите команду MASM и ответьте на запросы для
ассемблирования программы по имени TEMPY.ASM с
получением файлов LST, OBJ и CRF, полагая, что дискета
с программой находится на дисководе B.
4.2. Введите команды для программы TEMPY (из вопроса 4.1) а)
для выполнения через отладчик DEBUG, б) для непосредст
венного выполнения из DOS.
4.3. Объясните назначение каждого из следующих файлов: а)
file.BAK, б) file.ASM, в) file.LST, г) file.CRF, д)
file.OBJ, е) file.EXE, ж) file.MAP.
4.4. Напишите две команды для инициализации регистра DS,
полагая, что имя сегмента данных - DATSEG.
4.5. Составте ассемблерную программу для:
- пересылки шест. 30 (непосредственное значение) в
регистр AL;
- сдвига содержимого регистра AL на оди бит влево
(команда SHL);
- пересылки шест. 18 (непосредственное значение) в
регистр BL;
- умножения регистра AL на BL (команда MUL BL).
Не забывайте команду RET. В программе нет необходимости
определять и инициализировать сегмент данных. Не забы
вайте также копировать стандартную часть программы (ос
нову программы) и использовать редактор для ее разви
тия. Выполните ассемблирование и компановку. Используя
отладчик DEBUG, проверте сегмент кодов, регистры и про
делайте пошаговое выполнение (трассировку) программы.
4.6. Модифицируйте программу из вопроса 4.5 для:
- определения однобайтовых элементов (директива DB) по
имени FLDA, содержащего шест. 28, и по имени FLDB,
содержащего шест. 14;
- определения двухбайтового элемента (директива DW) по
имени FLDC, не имеющего значения;
- пересылки содержимого поля FLDA в регистр AL и сдвига
на один бит;
- умножения содержимого регистра AL на значение в поле
FLDB (MUL FLDB);
- пересылки результата из регистра AX в поле FLDC.
Для данной программы необходим сегмент данных. Выполни
те ассемблирование, компановку программы и тестирование
с помощью отладчика DEBUG.
Ассемблер для IBM PC. Глава 5 104
ГЛАВА 5. Определение Данных
Определение Данных
Цель: Показать методам определения констант и рабочих полей
в ассемблерной программе.
ВВЕДЕНИЕ
Сегмент данных предназначен для определения констант,
рабочих полей и областей для вводв-вывода. В соответствии
с имеющимися директивами в ассемблере разрешено определение
данных различной длины: например, директива DB определяет
байт, а директива DW oпределяет слово. Элемент данных может
содержать непосредственное значение или константу, определен
ную как символьная строка или как числовое значение.
Другим способом определения константы является непосред
ственное значение, т.е. указанное прямо в ассемблерной
команде, например:
MOV AL,20H
В этом случае шестнадцатеричное число 20 становится
частью ма шинного объектного кода. Непосредственное значение
ограничено oдним байтом или одним словом, но там, где оно
может быть применено, оно является более эффективным, чем
использование конcтанты.
ДИРЕКТИВЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАННЫХ
Ассемблер обеспечивает два способа определения данных:
во-первых, через указание длины данных и, во-вторых, по их
cодержимому. Рассмотрим основной формат определения данных:
[имя] Dn выражение
ъ Имя элемента данных не обязательно (это указывается
квадратными скобками), но если в программе имеются
ссылки на некоторый элемент, то это делается
посредством имени. Правила написания имен приведены в
разделе "Формат кодирования" в главе 3.
ъ Для определения элементов данных имеются следующие
директивы: DB (байт), DW (слово), DD (двойное слово),
DQ (учетверенное слово) и DT (десять байт).
ъ Выражение может содержать константу, например:
FLD1 DB 25
или знак вопроса для неопределенного значения, например
Ассемблер для IBM PC. Глава 5 105
FLDB DB ?
Выражение может содержать несколько констант, разделенных
запятыми и ограниченными только длиной строки:
FLD3 DB 11, 12, 13, 14, 15, 16, ...
Ассемблер определяет эти константы в виде последовательности
cмежных байт. Ссылка по имени FLD3 указывает на первую
константу, 11, по FLD3+1 - на вторую, 12. (FLD3 можно
представить как FLD3+0). Например команда
MOV AL,FLD3+3
загружает в регистр AL значение 14 (шест. 0E). Выражение
допускает также повторение 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 шест.14
DB 3 DUP(4 DUP(8));Двенадцать восмерок
В третьем примере сначала генерируется четыре копии десятич
ной 8 (8888), и затем это значение повторяется три раза,
давая в pезультате двенадцать восмерок.
Выражение может содержать символьную строку или числовую
константу.
Символьные строки
Символьная строка используются для описания данных,
таких как, например, имена людей или заголовки страниц.
Содержимое строки oтмечается одиночными кавычками,
например, 'PC' или двойными кавычками - "PC". Ассемблер
переводит символьные строки в объектный код в обычном
формате ASCII.
Символьная строка определяется только директивой DB, в
котоpой указывается более двух символов в нормальной последо
вательности слева направо. Следовательно, директива DB
представляет единственно возможный формат для определения
символьных данных. На рис. 5.1 приведен ряд примеров.
Рис. 5.1. Определение символьных строк и числовых величин.
Числовые константы
Ассемблер для IBM PC. Глава 5 106
Числовые константы используются для арифметических
величин и для aдресов памяти. Для описания константы кавычки
не ставятся. Ассемблер преобразует все числовые константы в
шестнадцитеричные и записывает байты в объектном коде в
обратной последовательности - справа налево. Ниже показаны
различные числовые форматы.
Десятичный формат. Десятичный формат допускает десятичные
цифры от 0 до 9 и обозначается последней буквой D, которую
можно не указывать, например, 125 или 125D. Несмотря на то,
что ассемблер позволяет кодирование в десятичном формате,
он преобразует эти значения в шест. объектный код.
Например, десятичное число 125 преобразуется в шест. 7D.
Шестнадцатиричный формат. Шест. формат допускает шест.
цифры от 0 до F и обозначается последней буквой H. Так как
ассемблер полагает, что с буквы начинаются идентификаторы,
то первой цифрой шест. константы должна быть цифра от 0 до
9. Например, 2EH или 0FFFH, которые ассемблер преобразует
соответственно в 2E и FF0F (байты во втором примере записы
ваются в объектный код в обратной последовательности).
Двоичный формат. Двоичный формат допускает двоичные цифры
0 и 1 и обозначается последней буквой B. Двоичный формат
обычно используется для более четкого представления битовых
значений в логических командах AND, OR, XOR и TEST.
Десятичное 12, шест. C и двоичное 1100B все генерируют один
и тот же код: шест. 0C или двоичное 0000 1100 в зависимости
от того, как вы рассматриваете содержимое байта.
Восмеричный формат. Восмеричный формат допускает восмерич
ные цифры от 0 до 7 и обозначается последней буквой Q или O,
например, 253Q. На сегодня восмеричный формат используется
весьма редко.
Десятичный формат с плавающей точкой. Этот формат поддер
живается только ассемблером МASM.
При записи символьных и числовых констант следует
помнить, что, например, символьная константа, определенная
как DB '12', представляет символы ASCII и генерирует шест.
3132, а числовая константа, oпределенная как DB 12, представ
ляет двоичное число и генерирует шест. 0C.
Рис. 5.1 иллюстрирует директивы для определения различных
символьных строк и числовых констант. Сегмент данных был
ассемблирован для того, чтобы показать сгенерированный
объектный код (слева).
ДИРЕКТИВА ОПРЕДЕЛЕНИЯ БАЙТА (DB)
Ассемблер для IBM PC. Глава 5 107
Из различных директив, определяющих элементы данных,
наиболее полезной является DB (определить байт). Символьное
выражение в диpективе DB может содержать строку символов
любой длины, вплоть до конца строки (см. FLD2DB и FLD7DB на
рис. 5.1). Обратите внимание, что константа FLD2DB содержит
символьную строку 'Personal Computer'. Объектный код
показывает символы кода ASCII для каждого байта. Шест. 20
представляет символ пробела.
Числовое выражение в директиве DB может содержать одну
или более однобайтовых констант. Один байт выражается двумя
шест. цифpами. Наибольшее положительное шест. число в одном
байте это 7F, все "большие" числа от 80 до FF представляют
отрицательные значения. В десятичном исчислении эти пределы
выражаются числами +127 и -128.
В примере на рис. 5.1 числовыми константами являются
FLD3DB, FLD4DB, FLD5DB и FLD8DB. Поле FLD6DB представляет
смесь из числовых и строковых констант, используемых для
построения таблицы.
ДИРЕКТИВА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЛОВА (DW)
Директива DW определяет элементы, которые имеют длину в
одно слово (два байта). Символьное выражение в DW ограничено
двумя символами, которые ассемблер представляет в объектном
коде так, что, например, 'PC' становится 'CP'. Для
определения символьных строк директива DW имеет ограниченное
применение.
Числовое выражение в DW может содержать одно или более
двухбайтовых констант. Два байта представляются четырьмя
шест. цифрами. Наибольшее положительное шест. число в двух
байтах это 7FFF; все "большие" числа от 8000 до FFFF
представляют отрицательные значения. В десятичном исчислении
эти пределы выражаются числами +32767 и -32768.
В примере на рис. 5.1 поля FLD1DW и FLD2DW определяют
числовые константы. Поле FLD3DW определяет адрес - в данном
случае смещение на адрес FLD7DB. В результате генерируется
объектный код 0021 (R обозначает перемещаемость). Проверяя
выше по рисунку, видно, что относительный адрес поля FLD7DB
действительно 0021.
Поле FLD4DW определяет таблицу из пяти числовых констант.
Заметим, что объектный код для каждой константы имеет длину
в oдно слово (два байта).
Для форматов директив DW, DD и DQ ассемблер преобразует
константы в шест. объектный код, но записывает его в
обратной последовательности. Таким образом десятичное
значение 12345 преобразуется в шест.3039, но записывается в
объектном коде как 3930.
ДИРЕКТИВА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДВОЙНОГО СЛОВА (DD)
Ассемблер для IBM PC. Глава 5 108
Директива DD определяет элементы, которые имеют длину в
два cлова (четыре байта). Числовое выражение может
содержать одну или более констант, каждая из которых имеет
максимум четыре байта (восемь шест. цифр). Наибольшее
положительное шест. число в четырех байтых это 7FFFFFFF; все
"большие" числа от 80000000 до FFFFFFFF представляют
отрицательные значения. В десятичном исчислении эти пределы
выражаются числами +2147483647 и -2147483648.
В примере на рис. 5.1 поле FLD3DD определяет числовую
константу. В поле FLD4DD генерируется разница между двумя
адресами, в данном случае результатом является длина поля
FLD2DB. Поле FLD5DD определяет две числовые константы.
Ассемблер преобразует все числовые константы в директиве
DD в шест. представление, но записывает объектный код в
обратной последовательности. Таким образом десятичное
значение 12345 преобразуется в шест. 00003039, но
записывается в oбъектном коде как 39300000.
Символьное выражение директивы DD ограничено двумя
символами. Ассемблер преобразует символы и выравнивает их
слева в четырехбайтовом двойном слове, как показано в поле
FLD2DD в объектном коде.
ДИРЕКТИВА ОПРЕДЕЛЕНИЯ УЧЕТВЕРЕННОГО СЛОВА (DQ)
Директива DQ определяет элементы, имеющие длину четыре
слова (восемь байт). Числовое выражение может содержать одну
или более констант, каждая из которых имеет максимум
восемь байт или 16 шест.цифр. Наибольшее положительное шест.
число - это семерка и 15 цифр F. Для получения представления
о величине этого числа, покажем, что шест. 1 и 15 нулей
эквивалентен следующему десятичному числу:
1152921504606846976
В примере на рис. 5.1 поля FLD2DQ и FLD3DQ иллюстрируют
числовые значения. Ассемблер преобразует все числовые кон
станты в директиве DQ в шест. представление, но записывает
объектный код в обратной последовательности, как и в дирек-
тивах DD и DW.
Обработка ассемблером символьных строк в директиве DQ
aналогично директивам DD и DW.
ДИРЕКТИВА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕСЯТИ БАЙТ (DT)
Директива DT определяет элементы данных, имеющие длину в
десять байт. Назначение этой директивы связано с
"упакованными десятичными" числовыми величинами (см. гл.13).
По директиве DT генерируются различные константы, в
зависимости от версии ассемблера; для п...
