Программирование на ассемблере для начинающих и не только. Создание графических примитивов на ассемблере Команды загрузки указателя

Телевизоры

Общий формат оператора Ассемблера имеет следующий вид:

[Метка[:]] Мнемоника [Операнд1 [{,Операнд2}]] [;Комментарий]

Здесь элементы, указанные в квадратных скобках, могут отсутствовать, а элементы в фигурных скобках могут повторяться 1 или более раз. Пробелы вводятся произвольно, но как минимум один пробел должен следовать после кода операции.

Метка - это идентификатор, связанный с адресом первого байта того оператора, в котором она появляется. Мнемоника - это мнемоническое обозначение соответствующей команды процессора или директивы Ассемблера. Комментарий - это любая последовательность символов, начиная с символа ";" до конца строки, которая поясняет соответствующий оператор.

Метки используются как операнды в операторах программы для ссылки на адреса команд (например, при условных и безусловных переходах) и данных (например, переменных, массивов, структур). Имена меток могут состоять из следующих символов: "A" - "Z", "a" - "z", "_", "@", "$", "?", "0" - "9". Символы "0" - "9" не могут использоваться в качестве первых символов имени метки. Символы "$" и "?" имеют специальное значение, поэтому их не следует использовать в именах пользовательских меток. Имена меток не должны совпадать с именами регистров, мнемониками команд процессора, а также с ключевыми словами Ассемблера (встроенными переменными, операциями, директивами).

Каждая метка должна определяться только один раз, то есть имена меток должны быть уникальными (исключением являются локальные метки, см. далее). Как операнды метки могут использоваться любое число раз.

Метка может занимать всю строку. В этом случае значением метки является адрес команды или директивы, которая должна следовать в следующей строке программы. При определении метки следует завершать ее двоеточием в случае, если после метки следует команда процессора. Если же метка определяется для директивы (при описании данных, сегментов, подпрограмм), то двоеточие не ставится.

Основным полем в строке программы на Ассемблере является поле мнемоники. Мнемоники команды компилируются непосредственно в те команды процессора Intel 8086, которым они соответствуют. В отличие от мнемоник команд, директивы не компилируются в исполняемый код, они лишь управляют различными аспектами работы компилятора - от типа генерируемого кода (для процессоров 8086, 80286, 80386 и т. д.) до определения сегментов и формата создаваемых файлов листингов, и, таким образом, обеспечивают высокоуровневые средства программирования на Ассемблере.

Операнды оператора Ассемблера описываются выражениями. Выражения конструируются на основе операций над целочисленными и символьными константами, метками переменных и именами регистров с использованием знаков и имен операций.

Система команд процессора Intel 8086

Для программиста ключевым ресурсом вычислительной машины является система реализуемых ей команд. Каждая машинная команда разделяется на группы бит (поля): поле кода операции и одно или несколько полей операндов. Код операции показывает, что нужно делать, а операнды определяют необходимую команде информацию и могут содержать данное, адрес данного, косвенный указатель на данное или другую информацию, относящуюся к обрабатываемым командой данным. Каждой команде сопоставлена мнемоника. Процессор Intel 8086 реализует следующую систему команд, которые в соответствии с выполняемыми ими функциями можно разделить по группам.

Методичка содержит материал для выполнения первых лабораторных работ по работе с языком ассемблера

1. Ассемблер микропроцессора Intel 8086/8088

1.1. Формат операторов ассемблера

Операторы языка ассемблера ПЭВМ имеют следующий формат:

[<метка> :]<префикс> <код операции > [<спиcок операндов >1 [<комментарии>].

Запись программы выполняется по свободному формату, т. е. специально не оговариваются правила заполнения позиций строки. Точка с запятой в начале строки означает, что данная строка является строкой комментария.

Программа может записываться как заглавными, так и строчными буквами. Метку произвольной длины следует записывать с начала строки и отдалять от кода операции двоеточием, за которым может следовать произвольное количество пробелов (вплоть до конца строки).

Код операции должен отделяться от списка операндов хотя бы одним пробелом. Операнды отделяются один от другого запятой.

1.2. Определение полей памяти для размещения данных

Для определения данных в основной памяти и резервирования полей памяти под данные, размещаемые в основной памяти в процессе выполнения программы, используются следующие операторы:

DB - определить однобайтовое поле, DW - определить слово (двухбайтовое поле), DD - определить двойное слово (четырехбайтовое поле).

Формат команды:
DB
[<имя поля>] DW [< количество > DUP (]{ <список чисел >}[)]
DD ?

где <количество >- количество полей памяти указанной длины, которое определяется данной командой (указывается, если определяется не одно поле памяти); ? - используется при резервировании памяти.

Приведем примеры

Записать в байт памяти десятичное число 23 и присвоить этому байту имя а:
a db 23.
Зарезервировать 1 байт памяти: db ?
Записать в слово памяти шестнадцатеричное число 1234: dw 1234H.
Определить 31 байт памяти, повторяя последовательность 1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 4,... :
db 31 dup (1,2,3,4,5)

Примечание. При записи слов в память младший байт записывается в поле с младшим адресом. Например, в примере 3, если запись выполнялась по адресу 100, то по адресу 100 будет записано 34H, а по адресу 101 - 12H.

1.3. Операнды команд ассемблера

Операнды команд ассемблера могут определяться непосредственно в команде, находиться в регистрах или в основной памяти,

Данные, непосредственно записанные в команде, называются литералами. Так, в команде
mov ah, 3 3 - литерал.

Если операнды команд ассемблера находятся в регистрах, то в соответствующих командах указываются имена регистров (если используемые регистры особо не оговариваются для данной команды. Например, в приведенном выше примере аh - имя регистра аккумулятора.

Адресация операндов, расположенных в основной памяти, может быть прямой и косвенной.При использовании прямой адресации в команде указывается символическое имя поля памяти, содержащего необходимые данные, например:

inc OPND

Здесь OPND - символическое имя поля памяти, определенного оператором ассемблера

OPND dw ?

При трансляции программы ассемблер заменит символическое имя на исполнительный адрес указанного поля памяти (смещение относительно начала сегмента) и занесет этот адрес на место индексного смещения. Адресация а этом случае выполняется по схеме: BР + <индексное смещение>, но содержимое регистра ВР при вычислении исполнительного адреса не используется (частный случай).

В отличие от прямого косвенный адрес определяет не местоположение данных в основной памяти, а местоположение компонентов адреса этих данных. В этом случае в команде указываются один или два регистра в соответствии с допустимыми схемами адресации и индексное смещение, которое может задаваться числом или символическим именем. Косвенный адрес заключается в квадратные скобки весь или частично, например:

OPND
OPND +
+

Приведенные выше формы записи косвенного адреса интерпретируются одинаково.

При трансляции программы ассемблер определяет используемую схему адресации и соответствующим образом формирует машинную команду, при этом символическое имя заменяется смещением относительно начала сегмента так же, как в случае прямой адресации.

Примечание. При использовании косвенной адресации по схеме ВР + <индексное смещение> индексное смещение не может быть опущено, так как частный случай адресации по данной схеме с нулевой длиной индексного смещения используется для организации прямой адресации. Следовательно, при отсутствии индексного смещения в команде следует указывать нулевое индексное смещение, т.е. [ВР + 0] .

Приведем два примера: и + +6 .

В первом случае исполнительный адрес операнда определяется суммой содержимого регистра bх и индексного смещения, заданного символическим именем "а", а во втором - суммой содержимого регистров bp, si и индексного смещения, равного 6.

Длина операнда может определяться:

а) кодом команды - в том случае, если используемая команда обрабатывает данные определенной длины, что специально оговаривается;
б) объемом регистров, используемых для хранения операндов (1 или 2 байта);
в) специальными указателями byte ptr (1 байт) и word ptr (2 байта), которые используются в тех случаях, когда длину операнда нельзя установить другим способом. Например,
mov byte ptr x, 255
т. е. операнд пересылается в поле с именем "х" и имеет длину I байт.

1.4. Команды пересылки / преобразования данных

1. Команда пересылки данных

MOV <адрес приемника> ,< адрес источника>

используется для пересылки данных длиной I или 2 байта из регистра в регистр, из регистра в основную память, из основной памяти в регистр, а также для записи в регистр или основную память данных, непосредственно записанных в команде. Все возможные пересылки представлены на рис. 6.

Приведем примеры

а) mov ax, bx- пересылка содержимого регистра bx в регистр ax;
б) mov cx, exword - пересылка 2 байт, расположенных в поле exword, из основной памяти в регистр cx;
в) mov si, 1000 - запись числа 1000 в регистр si;
г) mov word ptr , 4 - запись числа 4 длиной 2 байта в основную память по адресу .

Для загрузки "прямого" адреса в сегментный регистр используются две команды пересылки:

mov ax, code
mov ds, ax

2. Команда обмена данных

ХCHG <операнд 1> , <операнд 2>

организует обмен содержимого двух регистров (кроме сегментных) или регистра и поля основной памяти. Например:

xchg bx, cx - обмен содержимого регистров bx и сх.

3. Команда загрузки исполнительного адреса

LEA < операнд l > , < операнд 2 >

вычисляет исполнительный адрес второго операнда и помещает его в поле, на которое указывает первый операнд. Приведем примеры:

lea bx, exword - в регистр bx загружается исполнительный адрес exword;
lea bx, - в регистр bx загружается адрес l0-го байта относительно точки, на которую указывает адрес в регистре di.

4. Команды загрузки указателя

LDS < регистр > ,<операнд 2>
LЕS < регистр > ,<операнд 2>

Команда LDS загружает в регистры DS:< регистр> указатель (< адрес сегмента > : < исполнительный адрес >), расположенный по адресу, указанному во втором операнде.

Команда LЕS загружает указатель по адресу, расположенному во втором операнде, в регистры ЕS:< регистр> .

Например:

lds si, exword

т.e. слово (2 байта) по адресу exword загружается в si, а по адресу exword+ 2 - в ds.

5. Команда записи в стек

PUSH < операнд>

организует запись в стек слова, адрес которого указан в операнде. Например;
push dx - запомнить содержимое регистра dx в стеке.

6. Команда восстановления из стека

POP < операнд>

организует чтение из стека последнего слова и помещает его по адресу, указанному во втором операнде. Например:
pop dx - восстановить содержимое регистра dx из стека.

7. Команды сложения

ADD <операнд 1> , <операнд 2>
ADC <операнд 1> , <операнд 2>

устанавливают флаги четности, знака результата, наличия переноса, наличия переполнения.

Ilo команде ADD выполняется сложение двух операндов. Результат записывается по адресу первого операнда. По команде АDC также выполнятся сложение двух операндов, но к ним добавляется еще значение, записанное в бите переноса, установленном предыдущей командой сложения.

На рис. 7 показаны возможные способы размещения слагаемых, где а -операнды - слова, б - операнды - байты.

Приведем пример сложения двух 32-разрядных чисел:

mov ax, value1
add value2, ax
mov ax, value1+2
adc value2+2, ax

Исходные числа находится в основной памяти по адресам value1 и value2, а результат записывается по адресу value1.

8. Команды вычитания

SUB <уменьшаемое-результат> , <вычитаемое>
SBB <уменьшаемое-результат>, <вычитаемое>

устанавливают флаги четности, знака результата, наличия заема, наличия переполнения.

При выполнении операции по команде SUB заем не учитывается, а по команде SBB - учитывается. Ограничения на местоположение операндов такие же, как и у команды сложения.

9. Команда изменения знака

NEG <операнд>
знак операнда изменяется на противоположный.

10. Команда добавления единицы

INC <операнд>
значение операнда увеличивается на единицу.

11. Команда вычитания единицы

DEC <операнд>
значение операнда уменьшается на единицу.

12. Команда сравнения

СМP <операнд 1> , < операнд 2>
выполняется операция вычитания без записи результата и устанавливаются признаки во флажковом регистре.

13. Команды умножения

MUL <операнд>
IМUL <операнд>

устанавливают флаги наличия переноса или переполнения.

По команде MUL числа перемножаются без учета, и по команде - IМUL с учетом знака (в дополнительном коде).

На рис. 8 (где а - операнды - слова, б - операнды - байты) приведены возможные способы размещения сомножителей и результата (один из сомножителей всегда расположен в регистре-аккумуляторе.

Рассмотрим пример:
imul word ptr c

Здесь содержимое основной памяти по адресу "с" длиной слово умножается на содержимое регистра ax. Младшая часть результата операции записывается в регистр aх, а старшая часть - и регистр dx.

14. Команда деления

DIV <операнд-делитель>
IDIV <операнд-делитель>

По команде DIV операция деления выполняется без учета, а по команде IDIV - с учетом знака (в дополнительном коде).

На рис. 9 приведены возможные способы размещения делимого, делителя и результата (а - операнды - слова, б - операнды - байты).

15. Команда преобразования байта в слово, а слова - в двойное слово

CBW
CWD

По команде CBW число из al переписывается в ax (дополнение выполняется знаковыми разрядами). Аналогично по команде CWD число из ax переписывается в два регистра dx и ax (dx:ax).

1.5. Команды передачи управления

1. Команда безусловного перехода

JMP <адрес перехода>

имеет три модификации в зависимости от длины ее адресной части:

short - при переходе по адресу, который находится на расстоянии -128...127 байт относительно адреса данной команды (длина адресной части 1 байт);
near ptr - при переходе по адресу, который находится на расстоянии З2 Кбайта (-32768...32767 байт) относительно адреса данной команды (длина адресной части 2байта);
far ptr - при переходе по адресу, который находится на расстоянии превышающем 32 Кбайта (длина адресной части 4 байта).

При указании перехода к командам, предшествующим команде перехода, ассемблер сам определяет расстояние до метки перехода и строит адрес нужной длины. При указании перехода к последующим частям программы необходимо ставить указатели short, near ptr и far ptr.

В качестве адреса команды перехода используются метки трех видов:

а) < имя > : nор (nор - команда "нет операции");
б)< имя> label near (для внутрисегментных переходов);
в) <имя> label far (для внесегментных переходов).

а) jmp short b - переход по адресу b;
б) jmp - переход по адресу в регистре bx (адрес определяется косвенно);
в) a: пор - описание метки перехода "a";
г) b label near - описание метки перехода "b".

2. Команды условного перехода

<мнемоническая команда> <адрес перехода>
Мнемоника команд условного перехода:

JZ - переход по "ноль";
JE - переход по "равно";
JNZ - переход по "не нуль";
JNE - переход по "не равно";
JL - переход по "меньше";
JNG , JLE - переход по "меньше или равно ";
JG - переход по "больше";
JNL , JGE - переход по "больше или равно ";
JA - переход по "выше" (беззнаковое больше);
JNA , JBE - переход по "не выше"(беззнаковое не больше);
JB - переход по "ниже" (беззнаковое меньше);
JNB , JAE - переход по"не ниже" (беззнаковое не меньше).

Все команды имеют однобайтовое поле адреса, следовательно, смешение не должно превышать -128...127 байт. Если смещение выходит за указанные пределы, то используется специальный прием: (читайте в методичке)

3. Команды организации циклической обработки

В качестве счетчика цикла во всех командах циклической обработки используется содержимое регистра cx .

1) Команда организации цикла

LOOP < адрес перехода >
при каждом выполнении уменьшает содержимое регистра cx на единицу и передает управление по указанному адресу, если cx не равно 0:

begin_loop:
; ... тело цикла...
loop begin_loop

Примечание. Если перед началом цикла в регистр cx загружен 0, то цикл выполняется 35536 раз.

2) Команда перехода по обнуленному счетчику

JCXZ <адрес перехода>

передает управление по указанному адресу, если содержимое регистра cx равно 0. Например:
mov cx, loop_count; загрузка счетчика
jcxz end_of_loop; проверка счетчика
begin_loop:
; ... тело цикла...
loop begin_loop
end_of_loop: ...

3) Команды организации цикла с условием

LООРE <адрес перехода>
LOOPNE <адрес перехода>

уменьшают содержимое на единицу и передают управление по указанному адресу при условии, что содержимое cx отлично от нуля, но LООРE дополнительно требует наличия признака "равно", а LOOPNE - ""не равно", формируемых командами сравнения. Например:

mov cx, loop_count ; загрузка счетчика
jcxz end_of_loop ; проверка счетчика
begin_loop:
; ... тело цикла...
cmp al, 100 ; проверка содержимого al
loopne begin_loop ; возврат в цикл, если cx0 и al100
end_of_loop: ...

4. Команды вызова подпрограмм

1) Команда вызова процедуры

CALL <адрес процедуры>

осуществляет передачу управления по указанному адресу, предварительно записав в стек адрес возврата.
При указании адреса процедуры так же как и при указании адреса перехода в командах безусловного перехода, возникает необходимость определить удаленности процедуры от места вызова:

а) если процедура удалена не более чем на -128...127 байт, то специальных указаний не требуется;
б) если процедура удалена в пределах 32 килобайт, то перед адресом процедуры необходимо указать near ptr,
в) если процедура подпрограмма удалена более, чем на 32 килобайта, то перед адресом процедуры необходимо записать far ptr.

Например:

call near ptr p - вызов подпрограммы "р".
Текст процедуры должен быть оформлен в виде:
< имя процедуры> ргос < указатель удаленности>
... тело процедуры...
<имя процедуры> end

Здесь указатель удаленности также служит дли определения длины адресов, используемых при обращении к процедуре: near - при использовании двухбайтовых адресов, far - при использовании четырехбайтовых адресов.

2) Команда возврата управления

RET [<число>]

извлекает из стека адрес возврата и передает управление по указанному адресу.

Если в команде указано значение счетчика, то после восстановления адреса возврата указанное число добавляется к содержимому регистра-указателя стека. Последний вариант команды позволяет удалить из стека параметры, передаваемые в процедуру через стек.

1.6. Команды обработки строк

Команды обработки строк используются для организации циклической обработки последовательностей элементов длиной I или 2 байта. Адресация операндов при этом выполняется с помощью пар регистров: DS:SI - источник, ES:DI - приемник. Команды имеют встроенную корректировку адреса операндов согласно флагу направления D: 1 - уменьшение адреса на длину элемента, 0 - увеличение адреса на длину элемента. Корректировка выполняется после выполнения операции.

Установка требуемого значения флага направления выполняется специальными командами:

STD - установка флага направления в единицу,
CLD - сброс флага направления в ноль.

1) Команда загрузки строки LODS

Команда загружает байт в АL или слово в AX. Для адресации операнда используются регистры DS:SI

2) Команда записи строки STOS

STOSB (запись байта),
STOSW (запись слова)

записывает в основную память содержимое AL или АX соответственно. Для адресации операнда используются регистры ES:DI.

3) Команда пересылки MOVS

MOVSB (пересылка байта),
МОVSW (пересылки слова)
пересылает элемент строки из области, адресуемой регистрами DS:SI, в область, адресуемую регистрами ЕS:DI.

4) Команда сканирования строки SCAS

SCASB (поиск байта),
SCASW (поиск слова).

По команде содержимое регистра AL или АХ сравниваются с элементом строки, адресуемым регистрами DS:SI и устанавливается значение флажков в соответствии с результатом - AL или -AX.

5) Команда сравнения строк CMPS

СMPSB (сравнение байт),
СMPSW (сравнение слов)

элементы строк, адресуемых парами регистров DS:SI и ES:DI, сравниваются и устанавливаются значения флажков в соответствии с результатом -.

6) Префиксная команда повторения

REP <команда>

позволяет организовать повторение указанной команды CX раз. Например:

rep stosb

Здесь поле, адресуемое парой регистров ES:DI длиной CX заполняется содержимым AL .

7) Префиксные команды "повторять, пока равно" и "повторять, пока не равно"

REPE < команда >
REPNE < команда >

Префиксные команды используются совместно с командами СMPS и SCAS. Префикс REPE означает повторять, пока содержимое регистра СХ не равно нулю и значение флажка нуля равно единице, a REPNE - повторять, пока содержимое регистра CX не равно нулю и значение флажка нуля равно нулю.

1.7. Команды манипулирования битами

1. Логические команды

NOT <операнд> - логическое НЕ;
AND <операнд 1>, <операнд 2> - лигическое И;
OR <операнд 1>, <операнд 2> - логическое ИЛИ;
XOR <операнд 1>, <операнд 2> - исключающее ИЛИ;
TEST <операнд 1>, <операнд 2> - И без записи результата.

Операнды байты или слова.

Пример. Выделить из числа в AL первый бит:
and al, 10000000B

2. Команды сдвига

<код операции> <операнд>, <счетчик>
Счетчик записывается в регистр СL. Если счетчик равен 1, то его можно записать в команду.

Коды команд сдвига

SAL - сдвиг влево арифметический;
SHL - сдвиг влево логический;
SAR - сдвиг вправо арифметический;
SHR - сдвиг вправо логический;
ROL - сдвиг влево циклический;
ROR - сдвиг вправо циклический;
RCL - сдвиг циклический влево с флагом переноса;
RCR - сдвиг циклический вправо с флагом переноса.

Пример. Умножить число в AX на 10:

mov bx, ax
shl ax, 1
shl ax, 1
add ax, bx
shl ax, 1

1.8. Команды ввода - вывода

Обмен данными с внешней средой осуществляемся с помощью следующих команд:

IN <регистр>, <порт> (ввод из порта в регистр),
IN <регистр >, DX (ввод из порта, номер которого указан в регистре DX в регистр);
OUT <порт>, <регистр> (вывод содержимого регистра в порт),
OUT DX, <регистр> (вывод содержимого регистра в порт, номер которого указан в регистре DX).

В качестве регистра можно указать AL или AX (соответственно будет обрабатываться байт или два байта). Порт отождествляется с некоторым внешним устройством (0...255).

Однако при организации ввода - вывода помимо самой операции необходимо осуществить ряд дополнительных действий, например, проверить готовность устройства. В связи с этим для типовых устройств разработаны стандартные программы организации ввода - вывода, которые вызываются по команде прерывания int 21h.

В таблице 1 приведен перечень основные функции, реализуемые подпрограммами ввода - вывода, и их коды. Код функции должен передаваться в подпрограмму в регистре AH.

Примеры:

a) mov ah, 1 ; номер функции
int 21h ; ввод символа: символ в AL
б) mov ah, 2 ; номер функции
mov dl, "A"
int 21h ; вывод символа из DL
в) lea dx, STRING ; адрес буфера ввода
mov ah, 0Ah ; номер функции
int 21h ; ввод строки: во втором байте буфера - количество
... ; введенных символов, далее в буфере символы
STRING db 50, 50 dup (?)
г) lea dx, MSG ; адрес выводимой строки
mov ah, 9 ; номер функции
int 21h ; вывод строки
...
MSG db "Пример вывода", 13, 10, "$"

Задание к лабораторной работе №3

Ниже приведен пример текста программы, которая на языке ассемблер в заданном массиве определяет элемент с максимальной величиной.

SGSTACK SEGMENT PARA STACK "STACK"
DB 32 DUP(?)
SGSTACK ENDS

DATA SEGMENT PARA PUBLIC "DATA"
MAX DW ?
ARRAY DW 10H, 20H, 30H, 0D0H,0A0H
DATA ENDS

CODE SEGMENT PARA PUBLIC "CODE"
ASSUME CS:CODE, DS:DATA, SS:SGSTACK

START: MOV AX, DATA ; загрузить в DS
MOV DS, AX ;селектор сегмента данных
LEA BX, ARRAY ; загрузить в BX начальный адрес массива
MOV CX, 4 ; инициализировать счетчик
MOV AX, ; инициализировать начальное значение max

CYCLE: ADD BX, 2 ; перейти к следующему элементу массива
CMP , AX ; сравнить два значения
JBE BE ; переход если равен или ниже
MOV AX, ; сохранить большее значение
BE: LOOP CYCLE ; проверка на выход из цикла (--CX при CX=0)
MOV MAX, AX ; сохранение максимального значения

EXIT: XOR AL, AL ; выход в OS
MOV AH, 4CH
INT 21H
CODE ENDS
END START

Порядок выполнения работ

Для выполнения лабораторной работы необходимо:

Получить вариант задание у преподавателя из таблицы
Составить программу согласно заданному варианту
Получить файл с исходным текстом программы в EXE и COM формате
Оттранслировать, отладить программу. Изучить листинг программы.
Скомпоновать выполняемый файл, изучить карту загрузки (порядок следования сегментов, их размеры и относительные адреса)
Запустить программу под отладчиком.
Оформить отчет

Первые микропроцессоры были 4-битовыми устройствами. Это означает, что за один прием они могли обрабатывать только четыре бита информации. Для обработки более четырех битов они должны были выполнить несколько последовательных операций. Конечно, это замедляло работу.

Первым промышленным 8-битовым микропроцессором (обрабатывавшим одновременно 8 битов информации) стал микропроцессор 8008, выпущенный фирмой Intel в 1972 году. Он считается лучшим 8-битовым микропроцессором первого поколения. По своей архитектуре этот микропроцессор похож на калькулятор; он имеет аккумулятор, шесть регистров общего назначения, указатель стека (специальный регистр адреса рабочих ячеек), восемь регистров адреса и специальные команды для ввода и вывода данных. В 1973 году фирма Intel выпустила версию второго поколения-микропроцессора 8008, получившую название 8080.

По сравнению с микропроцессором 8008 микропроцессор 8080 мог адресоваться к большей памяти, имел расширенные возможности ввода-вывода, обладал дополнительными командами и работал быстрее. Хотя идеи архитектуры микропроцессора 8008 были в основном перенесены фирмой Intel и на микропроцессор 8080, его внутренняя организация была улучшена настолько, что микропроцессор 8080 стал стандартом de facto для микропроцессоров второго поколения; и когда речь заходит о микропроцессорах, то многим людям первым делом приходит на ум именно микропроцессор 8080.

Достижения технологии позволили фирме Intel в 1976 году выпустить усовершенствованную версию микропроцессора 8080, названную 8085. Он отличался от микропроцессора 8080 конструкцией корпуса, имел сброс в начальное состояние (для инициализации микропроцессора), прерывания по вектору (для обслуживания периферийных устройств), последовательный порт ввода-вывода (для подключения принтеров и других периферийных устройств). Кроме того, ему требовался только один источник питания +5 В (микропроцессору 8080 требовалось два источника питания).

Ко времени выпуска микропроцессора 8085 фирма Intel встретилась с серьезной конкуренцией на рынке 8-битовых микропроцессоров. Начали пользоваться успехом микропроцессор Z80 фирмы Zilog Corporation, представляющий собой усовершенствование микропроцессора 8080, а также микропроцессоры 6800 фирмы Motorola и 6502 фирмы MOS Technology (ныне фирма Commodore), существенно отличавшиеся от 8080 по своей архитектуре. И вместо того, чтобы продолжать борьбу на переполненном рынке 8-битовых микропроцессоров, фирма Intel сделала качественный шаг вперед и в 1978 году выпустила 16-битовый микропроцессор 8086, который мог обрабатывать данные в 10 раз быстрее, чем микропроцессор 8080.

Микропроцессор 8086 программно совместим с микропроцессором 8080 на уровне языка ассемблера. Это означает, что после некоторых минимальных преобразований программы, написанные для микропроцессора 8080, можно заново оттранслировать и выполнить на микропроцессоре 8086. Такая совместимость обеспечивается за счет того, что регистры микропроцессора 8080 и набор его команд являются как бы подмножествами регистров и набора команд микропроцессора 8086. Это позволило фирме Intel воспользоваться богатым опытом применения микропроцессора 8080 и получить преимущество в сфере более сложных приложений.

Так как многие проектировщики все еще предпочитали пользоваться в своих 16-битовых системах более дешевыми 8-битовыми вспомогательными и периферийными микросхемами, то фирма Intel выпустила версию микропроцессора 8086, имевшую то же устройство внутри, но 8-битовую Шину данных снаружи. Эта версия (микропроцессор 8088) идентична 8086, но затрачивает больше времени на передачи 16-битовых данных, которые выполняются с помощью двух последовательных 8-битовых передач. Однако в приложениях, где обрабатываются в основном 8-битовые значения, микропроцессор 8088 отстает по производительности от микропро* цессора 8086 не более чем на 10%.

Таким образом, Вы можете считать, что Ваша персональная ЭВМ фирмы IBM имеет 16-битовый микропроцессор. (И, следовательно, можете пользоваться многочисленной литературой по микропроцессору 8086.) Завершим на этом введение и перейдем к обсуждению возможностей микропроцессора 8088.

ЯЗЫК АССЕМБЛЕРА МИКРОПРОЦЕССОРА 8088

Язык ассемблера - машинный язык, записанный в символической форме. В то время как адреса и команды в машинном языке суть числа, язык ассемблера разрешает присваивать адресам памяти неповторяющиеся имена, состоящие из букв. Так как исполнительные устройства микропроцессоров 8086 и 8088 идентичны, то и язык ассемблера 8088 также оказывается иден-тичным языку ассемблера 8086 и является частью языка ассемблера микропроцессоров 80186 и 80286, представляющих собой улучшенные модификации ЦП 8086.

Программа, написанная на языке ассемблера 8088, может быть переведена (транслирована) на машинный язык с помощью программы, называемой ассемблером. Ассемблер, описанный в данной книге, является макроассемблером фирмы Microsoft, используемым в персональном компьютере IBM с дисковой операционной системой PC-DOS.

Существуют и другие версии ассемблеров, приемлемые для семейства микропроцессоров 8086/8088, например ассемблер IASM-86, разработанный фирмой Intel Corporation, который (включает стандартные мнемонические команды, в том числе команды арифметических операций для чисел с плавающей запятой в процессоре 8087. Несмотря на имеющиеся различия между этими ассемблерами, их структуры и форматы команд языков в значительной степени совместимы.

Почему необходим язык ассемблера?

Очень неудобно, утомительно, а иногда и трудно писать программы непосредственно на машинном язьь ке. Программист при этом должен выполнить массу кропотливых и рутинных операций: следить за распределением ячеек в памяти микро-ЭВМ для записи команд или программных данных, чтобы затем можно было указать или определить эти адреса в программе; помнить действительные машинные команды, представляемые в двоичном или в шестнадцатеричном коде, и связанные с ними способы адресации микро-

процессора; все данные в программе должны быть преобразованы в двоичный код для того, чтобы их можно было включить в программу на машинном языке. Очевидно, что в результате такой работы может быть допущено много ошибок.

Язык ассемблера - способ символической записи программ на машинном языке. Например, код машинной команды ЗС02 (шестнадцатеричный) может быть записан в символической форме на языке ассемблера как CMP AL,02 (эта команда сравнивает содержимое регистра AL с шестнадцатеричным числом 02). Таким образом, рутинные преобразования машинных кодов и данных в программе, перечисленные выше, можно. максимально переложить на программу - ассемблер. Следовательно, основная цель ассемблера - трансляция программ, написанных на языке ассемблера, в машинный язык (машинные коды).

Ассемблер следит за использованными ячейками памяти, с тем чтобы команды в программе имели ссылки на эти адреса в символическом виде, используя имена и метки, заменяющие действительные значения. Например, машинный код в шестнадцатерич-ной записи С606001201 может быть записан на языке ассемблера как MOV BYTE-COUNT,01, где BYTE-COUNT есть символическое имя адреса памяти 1200Н.

Ассемблер допускает символическое представление констант и программных данных и осуществляет все необходимые их преобразования в соответствующие двоичные коды, вычисляет правильное число байтов или слов, необходимых для запоминания, и составляет таблицу имен или меток и соответствующих им адресов.

В языке ассемблера программист может написать процедуру (подпрограмму) как независимый и совершенно отдельный модуль. Ассемблер генерирует информацию, необходимую для того, чтобы при загрузке объектного модуля процедуры в память микропроцессора он мог бы быть объединен с другими модулями, содержащимися в отдельных библиотеках программ.

Изменение программ на языке ассемблера осуществляется значительно проще, чем изменение программ, написанных непосредственно на машинном языке. Например, вставка команд может изменить

размещение адресов операндов или программных данных в памяти после места вставки. Поэтому, если программа написана в машинных кодах, программист должен изменить адреса всех операндов и программных данных, размещенных после введенной команды. Это очень утомительная и требующая больших затрат времени процедура, не говоря уже о том, что при ее выполнении возможны ошибки. Если вставка выполнена в программе, написанной на языке ассемблера, то перенумерация всех адресов операндов в памяти осуществляется автоматически в соответствии с новой структурой и размещением данных в измененной программе.

Ассемблер может выдать листинг (текст) исходной программы, который содержит первоначальные команды языка ассемблера, соответствующие коды машинного языка и данных, результаты диагностики и/или сообщения об ошибках, которые формируются во время процесса трансляции. Поэтому многие программные ошибки могут быть обнаружены предварительно на этапе трансляции. Листинг программ содержит символы, имена или метки, которые являются символическими представлениями констант или программных данных. Сам листинг представляет собой удобный инструмент для анализа и исправления ошибок, которые могут появляться во время отладки программ.

Формат программы

Каждое отдельное так называемое утверждение языка ассемблера, как правило, транслируется в одну машинную команду. В большинстве языков ассемблера каждое утверждение имеет четыре однозначно определенных поля, которые описывают различные атрибуты транслируемой команды. Этими полями являются поле метки, поле операции, поле операндов и поле комментариев. Каждое поле может быть переменной длины и должно быть отделено от соседних одним или более пробелами.

Первое поле используется для задания имени или символа ячейки памяти, содержащей команду, константу или данные. Адрес этой ячейки содержится в

Регистр, как мы уже рассматривали раньше, - это, просто говоря, специально отведенная память для временного хранения каких-то данных, переменная.

Микропроцессор 8086 имеет 14 регистров. В прошлом выпуске мы встретили два из них: AH и DX. В Т аблицах N 1, 2 и 3 приведены списки всех регистров , кроме IP и регистра флагов, которые со временем будут рассматриваться отдельно:

AX		BX		CX		DX
AH		BH		CH		DH

Таблица N 1. Регистры данных

Таблица N 3. Сегментные регистры

Регистры данных (Таблица N 1) .

Могут использоваться программистом по своему усмотрению (за исключением некоторых случаев). В них можно хранить любые данные (числа, адреса и пр.).

В верхнем ряду Таблицы (AX (аккумулятор), BX (база), CX (счетчик), DX (регистр данных)) находятся шестнадцатиразрядные регистры, которые могут хранить числа от 0 до 65.535 (от 0 h до FFFFh в шестнадцатеричной системе (вспоминаем прошлый выпуск) ) . Под ним идет ряд восьмиразрядных регистров (AH, AL, BH, BL, CH, CL, DH, DL), которые могут хранить максимальное число 255 (FFh) . Это половинки (старшая или младшая) шестнадцатиразрядных регистров.

Например:

Мы уже знаем оператор mov , который предназначен для загрузки числа в регистр. Чтобы присвоить, к примеру, регистру AL число 35 h , нам необходимо записать так:

mov al,35h

а регистру AX число 346 Ah так:

mov ax,346Ah

Если мы попытаемся загрузить бо льшее число, чем может содержать регистр, то, при ассемблировании нашей программы, Ассемблер выдаст ошибку.

Например, следующие записи будут ошибочны:

Mov ah,123h ---> максимум FFh

Mov bx,12345h ---> максимум FFFFh

Mov dl,100h ---> максимум FFh

Здесь надо отметить, что если шестнадцатеричное число начинается не с цифры (напр.: 12 h) , а с буквы (напр.: С 5h), то перед таким числом ставится нуль : 0 C5h . Это необходимо для того, чтобы Ассемблер мог отличить где шестнадцатеричное число, а где метка. Ниже мы рассмотрим это на примере.

Допустим, мы выполнили команду mov ax,1234h . В этом случае в регистре ah будет находится число 12 h , а в регистре al 34h . Т.е. ah, al, bh, bl, ch, cl, dh и dl это младшие (L ow) или старшие (H igh) половинки шестнадцатиразрядных регистров (см. Таблицу N 4).

Таблица N 4. Результаты выполнения различных команд

Новые операторы

Рассмотрим еще два оператора: add и sub .

Оператор ADD имеет следующий формат (в последствии мы всегда будем оформлять новые команды в такие таблицы):

В столбце Команда будет описываться новая команда и ее применение. В столбце Назначение что выполняет или для чего служит данная команда, а в столбце Процессор модель процессора с которого она поддерживается. Перевод с какого английского слова образован оператор и его перевод. В данном примере это 8086 процессор, но работать команда будет, естественно и на последующих процессорах (80286, 80386 и т.д.) .

Команда ADD производит сложение двух чисел.

Примеры:

mov al,10 ---> загружаем в регистр AL число 10

add al,15 ---> al = 25; al - приемник, 15 - источник

mov ax,25000 ---> загружаем в регистр AX число 25000

add ax,10000 ---> ax = 35000; ax - приемник, 10000 - источник

mov cx,200 ---> загружаем в регистр CX число 200

mov bx,760 ---> а в регистр BX --- 760

add cx,bx ---> cx = 960, bx = 760 (bx не меняется); cx - приемник, bx - источник

Команда	Перевод ( с англ.)	Назначение	Процессор
SUB приемник, источник	Subtraction вычитание	Вычитание	8086

Команда SUB производит вычитание двух чисел.

Примеры:

mov al,10

sub al,7 ---> al = 3; al - приемник, 7 - источник

mov ax,25000

sub ax,10000 ---> ax = 15000; ax - приемник, 10000 - источник

mov cx,100

mov bx,15

sub cx,bx ---> cx = 85, bx = 15 (bx не меняется); cx - приемник, bx - источник

Это интересно

Следует отметить, что Ассемблер максимально быстрый язык . Можно посчитать сколько раз за одну секунду процессор сможет сложить два любых числа от 0 до 65535.

Каждая команда процессора выполняется определенное количество тактов. Когда говорят, что тактовая частота процессора 100Mhz, то это значит, что за секунду проходит 100 миллионов тактов.

Чтобы сложить два числа в Ассемблере нужно выполнить следующие команды:

mov ax,2700

mov bx,15000

add ax,bx

В результате выполнения данных инструкций, в регистре AX будет число 17700, а в регистре BX - 15000. Команда add ax,bx выполняется за один такт на процессоре 80486. Получается, что компьютер 486 DX2-66Mhz за одну секунду сложит два числа любых числа (от 0 до 0FFFFh) 66 миллионов раз!

Регистры -указатели (Таблица N 2 ) .

Регистры SI (индекс источника) и DI (индекс приемника) используются в строковых операциях. Регистры BP и SP необходимы при работе со стеком. Мы их будем подробно рассматривать в последующих выпусках.

Сегментные регистры (Таблица N 3 ) .

Сегментные регистры необходимы для обращения к тому или иному сегменту памяти (например, видеобуферу). Сегментация памяти довольно сложная и объемная тема, которую также будем рассматривать в последующих выпусках.

Новые операторы

Команда INC увеличивает на единицу регистр. Она эквивалентна команде

ADD источник, 1

только выполняется гораздо быстрее.

Примеры:

mov al,15

inc al ---> теперь AL = 16 (эквивалентна add al,1)

mov dh,39h

inc dh ---> DH = 3Ah (эквивалентна add dh,1)

mov cl,4Fh

inc cl ---> CL = 50h (эквивалентна add cl,1)

_____________________

Сегодня рассмотрим одну небольшую программку, которая выводит на экран сообщение, и ждет когда пользователь нажмет любую клавишу. После чего возвращается в DOS.

Управлять клавиатурой позволяет прерывание 16h. Это прерывание BIOS (ПЗУ), а не MS-DOS (как 21h). Его можно вызывать даже до загрузки операционной системы, в то время, как прерывание 21h доступно только после загрузки COMMAND.COM.

Чтобы остановить программу до нажатия любой клавиши следует вызвать функцию 10h прерывания 16h. Вот как это выглядит (после стрелки (--->) идет комментарий):

mov ah,10h ---> в AH всегда указывается номер функции

int 16h ---> вызываем прерывание 16h - сервис работы с клавиатурой BIOS (ПЗУ)

После нажатия на любую клавишу, компьютер продолжит выполнять программу, а регистр AX будет содержать код клавиши, которую нажал пользователь.

Следующая программа выводит на экран сообщение и ждет нажатия любой клавиши (равнозначна команде pause в *.bat файлах):

(1) CSEG segment

(6) mov dx,offset String

(14) String db "Нажмите любую клавишу...$"

Строки с номерами (1), (2) и (15) пока опускаем. В строках (5) - (7), как вы уже знаете, выводим на экран сообщение. Затем, строки (9) - (10), ждем нажатия клавиши. И, наконец, строка (20) выходит из нашей программы.

Мы уже знаем команды INC, ADD и SUB. Можно поэксперементировать с вызовом прерывания. Например, так:

mov ah,0Fh

inc ah

int 16h

Это позволить Вам лучше запомнить новые операторы.