Комментарии в программах на Ассемблере

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 36Следующая ⇒

Использование комментариев в программе улучшает ее ясность, oсобенно там, где назначение набора команд непонятно. Комментаpий всегда начинаются на любой строке исходного модуля с символа точка с запятой (; ) и Ассемблер полагает в этом случае, что все символы, находящиеся справа от; являются комментарием. Комментарий может содержать любые печатные символы, включая пробел. Комментарий может занимать всю строку или следовать за командой на той же строке, как это показано в двух следующих примерах:

; Эта строка полностью является комментарием

ADD AX, BX; Комментарий на одной строке с командой

Комментарии появляются только в листингах ассемблирования исходного модуля и не приводят к генерации машинных кодов, поэтому можно включать любое количество комментариев, не оказывая влияния на эффективность выполнения программы.

Формат кодирования

Основной формат кодирования команд Ассемблера имеет следующий вид:

[метка] команда [операнд(ы)]

Метка (если имеется), команда и операнд (если имеется) pазделяются по крайней мере одним пробелом или символом табуляции. Максимальная длина строки — 132 символа, однако, большинство предпочитают работать со строками в 80 символов (соответственно ширине экрана). Примеры кодирования:

COUNT DB 1; Имя, команда, один операнд

MOV AX, 0; Команда, два операнда

Метки

Метка в языке Ассемблера может содержать следующие символы:

Буквы: от A до Z и от a до z

Цифры: от 0 до 9

Спецсимволы: знак вопроса (? ) точка (.) (только первый символ) знак «коммерческое эт» (@) подчеркивание (-) доллар ($)

Первым символом в метке должна быть буква или спецсимвол. Ассемблер не делает различия между заглавными и строчными буквами. Максимальная длина метки — 31 символ.

Примеры меток:

COUNT

PAGE25

$E10

Рекомендуется использовать описательные и смысловые метки. Имена регистров, например, AX, DI или AL являются зарезервированными и используются только для указания соответствующих регистров. Например, в команде

ADD AX, BX

Ассемблер «знает», что AX и BX относится к регистрам. Однако, в команде

MOV REGSAVE, AX

Ассемблер воспримет имя REGSAVE только в том случае, если оно будет определено в сегменте данных.

Команда

Мнемоническая команда указывает Ассемблеру какое действие должен выполнить данный оператор. В сегменте данных команда (или директива) определяет поле, рабочую oбласть или константу.

В сегменте кода команда определяет действие, например, пересылка (MOV) или сложение (ADD).

Операнд

В случае, если команда специфицирует выполняемое действие, то операнд определяет начальное значение данных или элементы, над которыми выполняется действие по команде. В следующем примере байт COUNTER определен в сегменте данных и имеет нулевое значение:

COUNTER DB 0; Определить байт (DB) с нулевым значением

Команда может иметь один или два операнда, или вообще быть без операндов. Рассмотрим следующие три примера:

Нет операндов

RET; Вернуться

Один операнд

INC CX; Увеличить CX

Два операнда

ADD AX, 12; Прибавить 12 к AX

Метка, команда и операнд не обязательно должны начинаться с какой-либо определенной позиции в строке. Однако, рекомендуется записывать их в колонку для большей yдобочитаемости программы. Для этого, например, редактор DOS EDLIN обеспечивает табуляцию через каждые восемь позиций.

Директивы

Ассемблер имеет ряд операторов, которые позволяют упpавлять процессом ассемблирования и формирования листинга.

Эти операторы называются псевдокомандами или директивами.

Они действуют только в процессе ассемблирования программы и не генерируют машинных кодов.

Директивы управления листингом: PAGE и TITLE

Ассемблер содержит ряд директив, управляющих форматом печати (или листинга). Обе директивы PAGE и TITLE можно использовать в любой программе.

Директива PAGE

В начале программы можно указать количество строк, распечатываемых на одной странице, и максимальное количество символов на одной строке. Для этой цели cлужит директива PAGE. Следующей директивой устанавливается 60 строк на страницу и 132 символа в строке:

PAGE 60, 132

Количество строк на странице может быть в пределах от 10 до 255, а символов в строке — от 60 до 132. По умолчанию в Ассемблере установлено:

PAGE 66, 80

Предположим, что счетчик строк установлен на 60. В этом случае Ассемблер, распечатав 60 строк, выполняет прогон листа на начало следующей страницы и увеличивает номер страницы на eдиницу. Кроме того можно заставить Ассемблер сделать прогон листа на конкретной строке, например, в конце сегмента. Для этого необходимо записать директиву PAGE без операндов. Ассемблер автоматически делает прогон листа при обработке диpективы PAGE.

Директива TITLE

Для того, чтобы вверху каждой страницы листинга печатался заголовок (титул) программы, используется диpектива TITLE в следующем формате:

TITLE текст

Рекомендуется в качестве текста использовать имя программы, под которым она находится в каталоге на диске. Например, если программа называется ASMSORT, то можно использовать это имя и описательный комментарий 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 сегмент — сегмент кода. В некоторых программах используется сегмент для стековой памяти и сегмент данных для определения данных. Асcемблерная директива для описания сегмента SEGMENT имеет следующий формат:

Имя Директива Операнд имя SEGMENT [параметры]

...

имя ENDS

Имя сегмента должно обязательно присутствовать, быть уникальным и соответствовать соглашениям для имен в Ассемблере. Директива ENDS обозначает конец сегмента. Обе директивы SEGMENT и ENDS должны иметь одинаковые имена. Директива SEGMENT может содержать три типа параметров, определяющих выравнивание, объединение и класс.

Выравнивание

Данный параметр определяет границу начала сегмента. Обычным значением является PARA, по которому сегмент устанавливается на границу параграфа. В этом случае начальный адрес делится на 16 без остатка, то есть, имеет шест. адрес nnn0. В случае отсутствия этого операнда Ассемблер принимает по умолчанию PARA.

Объединение

Этот элемент определяет объединяется ли данный сегмент с другими сегментами в процессе компоновки после ассемблирования. Возможны следующие типы объединений: STACK, COMMON, PUBLIC, AT выражение и MEMORY.

Сегмент стека определяется следующим образом:

имя SEGMENT PARA STACK

Когда отдельно ассемблированные программы должны объединяться компоновщиком, то можно использовать типы: PUBLIC, COMMON и MEMORY. В случае, если программа не должна объединяться с другими программами, то данная опция может быть опущена.

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 того этот сегмент также включает в себя одну или несколько процедур, определенных директивой PROC. Сегмент, содержащий только одну процедуру имеет следующий вид:

имя-сегмента SEGMENT PARA

имя-процедуры PROC

FAR

Сегмент кода с одной процедурой

имя-процедуры ENDP

имя-сегмента ENDS

RET

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, аналогичное имени в директиве PROC. Команда RET завершает выполнение программы и в данном случае возвращает управление в DOS.

Сегмент может содержать несколько процедур.

Директива ASSUME

Процессор использует регистр SS для адресации стека, регистр 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. В случае, если программа не использует регистр ES, то его можно опустить или указать ES: NOTHING.

Директива END

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 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 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:

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 далее.

Инициализация программы

Существует два основных типа загрузочных программ: EXE и COM.

Рассмотрим требования к EXE-программам. 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 регистре DS, когда программа начнет выполнение;

3) записать в стек нулевой адрес;

4) загрузить в регистр DS адрес сегмента данных.

Выход из программы и возврат в DOS сводится к использованию команды RET.

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 так далее.

Загрузочному модулю в памяти непосредственно предшествует 256-байтовая (шест.100) область, называемая префиксом 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.

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.

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.

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.

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.

Команды 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).

Важно:

u Не забывайте ставить символ «точка с запятой» перед комментариями.

u Завершайте каждый сегмент директивой ENDS, каждую процедуру — директивой ENDP, а программу — директивой END.

u В директиве ASSUME устанавливайте соответствия между сегментными регистрами и именами сегментов.

u Для EXE-программ 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.

Лекция 9.
Ввод и выполнение программ

Ввод программы

Исходный текст программы, предназначенный для ввода с помощью текстового редактора можно ввести при помощи DOS EDLIN или другого текстового редактора. Для ввода исходной программы наберите команду:

EDLIN имя программы.ASM [Enter]

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.

Хотя число пробелов в тексте для Ассемблера не существенно, старайтесь записывать метки, команды, операнды и комментарии, выровненными 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 Enter) для завершения EDLIN. Можно проверить наличие программы в каталоге на диске, введите:

DIR (для всех файлов)

или

DIR имя программы.ASM (для одного файла)

В случае, 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. DOS загрузит программу в память и распечатает текст на принтере:

PRINT имя программы.ASM [Enter]

Программа еще не может быть выполнена — прежде необходимо провести ее ассемблирование и компоновку.

Подготовка программы для выполнения

После ввода на диск исходной программы необходимо проделать два основных шага, прежде чем программу можно будет выполнить. Сначала необходимо ассемблиpовать программу, а затем выполнить компоновку. Программисты на языке бейсик могут выполнить программу сразу после ввода исходного текста, в то время как для Ассемблера и компилярных языков нужны шаги трансляции и компоновки.

Шаг ассемблирования включает в себя трансляцию исходного кода в машинный объектный код и генерацию OBJ-модуля. OBJ-модуль уже более приближен к исполнительной форме, но еще не готов к выполнению.

Шаг компоновки включает преобразование OBJ-модуля в EXE (исполнимый) модуль, содержащий машинный код. Программа LINK, находящаяся на диске DOS, выполняет следующее:

1. Завершает формирование в OBJ-модуле адресов, которые остались неопределенными после ассемблирования. Во многих следующих программах такие адреса Ассемблер отмечает как R.

2. Компонует, если необходимо, более одного отдельно ассемблированного модуля в одну загрузочную (выполнимую) программу; 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 компоновки 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 компоновку OBJ-модуля в новый EXE-модуль. Даже, если эти шаги пока остаются непонятными, вы обнаружите, что, получив немного навыка, весь процесс подготовки EXE-модуля будет доведен до автоматизма. Заметьте: определенные типы EXE-программ можно преобразовать в очень эффективные COM-программы.

Ассемблирование программы

Для того, чтобы выполнить исходную ассемблерную программу, необходимо прежде провести ее ассемблирование и затем компоновку. На дискете с ассемблерным пакетом имеются две версии aссемблера. ASM.EXE — сокращенная версия с отсутствием некоторых незначительных возможностей и MASM.EXE — полная версия. В случае, если размеры памяти позволяют, то используйте версию MASM.

Простейший вариант вызова программы ассемблирования — 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. 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.

Последний запрос предполагает, что листинг перекрестных cсылок не требуется.

В случае, если вы хотите оставить значения по умолчанию, то в трех последних запросах просто нажмите Enter.

Всегда необходимо вводить имя исходного файла и, обычно, запрашивать OBJ-файл — это требуется для компоновки программы в загрузочный файл.

Возможно потребуется указание LST-файла, особенно, если необходимо проверить сгенерированный 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.

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 выдает только коды ошибок, которые объяснены в руководстве по Ассемблеру, в то время как программа MASM 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 и повторить ассемблирование.

Листинг содержит не только исходный текст, но также слева транслированный машинный код в шестнадцатеричном формате. В самой левой колонке находится шест.адреса команд и данных.

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 идентификаторы — имена полей данных в сегменте данных и метки, назначенные командам в сегменте кодов. Для того, чтобы Ассемблер не создавал эту таблицу, следует указать параметр /N вслед за командой MASM, то есть:

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 кодируется метка, значение которой еще не определено Ассемблером.

В первом проходе Ассемблер просматривает всю исходную прогpамму и строит таблицу идентификаторов, используемых в программе, то есть, 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 идентификаторов, 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.

Компоновка программы

В случае, если в результате ассемблирования не обнаружено ошибок, то cледующий шаг — компоновка объектного модуля. Файл имяпрограммы.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 компоновки ассемблированной программы введите команду LINK и нажмите клавишу Enter. После загрузки в память, компоновщик выдает несколько запросов (аналогично MASM), на которые необходимо ответить:

Object Modules [.OBJ]: имя программы

Компонует имя программы.OBJ

Run file [имя программы.EXE]:

Создает имя программы.EXE

List file [NUL.MAP]: CON

Создает имя программы.MAP

Libraries [.LIB]: [Enter]

По умолчанию

Первый запрос — запрос имен объектных модулей для компоновки, тип OBJ можно опустить.

Второй запрос — запрос имени исполнимого модуля (файла), (по умолчанию имя программы.EXE). Практика сохранения одного имени (при разных типах) файла упрощает работу с программами.

Третий запрос предполагает, что LINK выбирает значение по yмолчанию — NUL.MAP (то есть, 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.

Для ответа на четвертый запрос — нажмите Enter, что укажет компоновщику LINK принять остальные параметры по yмолчанию.

На данном этапе единственной возможной ошибкой может быть yказание неправильных имен файлов. Исправить это можно только перезапуском программы LINK.

Выполнение программы

После ассемблирования и компоновки программы можно (наконец-то! ) выполнить ее. В случае, если EXE-файл находится на дисководе C, то выполнить ее можно командой:

C: имя программы.EXE или C: имя программы

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 C: имя программы.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

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 C: имя программы.*

В результате на экране появится следующие имена файлов: имя программы.BAK (если для корректировки имя программы.ASM использовался редактор EDLIN), имя программы.ASM, имя программы.OBJ, имя программы.LST, имя программы.EXE и имя программы.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 C: имя программы.OBJ, ...

Следует оставить (сохранить) ASM-файл для последующих изменений и EXE-файл для выполнения.

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 C:, полагая, что файл должен быть создан на диске C:

cross-reference [NUL.CRF]: C: [Enter]

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, то есть, C: имя программы. 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 имя программы.REF на дисководе C.

Для распечатки файла перекрестных ссылок используйте команду DOS PRINT.

Важно:

u Ассемблер преобразует исходную программу в OBJ-файл, а компоновщик — OBJ-файл в загрузочный EXE-файл.

u Внимательно проверяйте запросы и ответы на них для программ (M)ASM, LINK и CREF прежде чем нажать клавишу Enter. Будьте особенно внимательны при указании дисковода.

u Программа CREF создает распечатку перекрестных ссылок.

u 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.

Лекция 10.
Алгоритмы работы Ассемблеров

⇐ Предыдущая 6 7 8 9 101112 13 14 15 Следующая ⇒