Особенности создания ассемблерной программы в среде эмулятора EMU8086

1.4 Особенности создания ассемблерной программы в среде эмулятора EMU8086

Этот программный продукт содержит все необходимое для создания программы на языке Assembler.

Пакет Emu8086 сочетает в себе продвинутый текстовый редактор, assembler, disassembler, эмулятор программного обеспечения (Виртуальную машину) с пошаговым отладчиком, примеры.

В процессе выполнения программы мы можем наблюдать программные регистры, флаги и память, АЛУ показывает работу центрального процессора.

Встроенная виртуальная машина полностью блокирует обращение программы к реальным аппаратным средствам ЭВМ, накопителям памяти, это делает процесс отладки намного более легкой

1.5 Правила оформления ассемблерных программ

При наборе программ на языке ассемблера придерживайтесь следующих правил:

директивы набирайте большими буквами, инструкции - малыми;

пишите текст широко - не скупердяйничайте;

не выходите за край экрана, т.е. не делайте текст шире 80 знаков - его не удобно будет редактировать и печатать;

для отступов пользуйтесь табуляцией (клавиша TAB);

блоки комментариев задавайте с одинаковым отступом. Оптимальной считается такая строка:

<TAB><TAB>mov<TAB>ax,<пробел>bx< (1-3) TAB>; <пробел>текст комментария

Количество табуляций перед комментарием определяется длиной аргументов команды и может быть от 1 до 3. По мере знакомства с синтаксисом языка будут приводиться дополнительные правила.

2. Задание для выполнения

2.1 Запустить эмулятор EMU8086.

2.2 Пользуясь правилами оформления ассемблерных программ, исправьте слова "Please Register." на любые понравившиеся (Не забудьте заключить их в апострофы).

2.3 Запустите приложение, нажав кнопку ‘Emulate’ или клавишу F5.

2.4 Запустите полученный код на выполнение, используя кнопку “RUN” или нажмите функциональную клавишу F9.

2.5 Откомпилируйте программу. Вернитесь в главное окно формы, предварительно закрыв все открытые окна, далее нажмите кнопку “Compile”.

2.6 Полученный com-файл запустите во встроенной командной строке WINDOWS 98 на выполнение или запустите сеанс dos в total commander’e.

2.7 Поэкспериментируйте с другими примерами которые открываются при нажатие клавиши “Samples” в главном окне эмулятора.

2.8 Ознакомитесь со встроенной в эмулятор EMU8086 справкой. В ней содержится вся необходимая информация для работы с программой, азы написания программ на языке assembler и др.

3. Контрольные вопросы

3.1 Каковы основные отличия ассемблерных программ от ЯВУ?

3.2 Какова структура ассемблерной программы?

3.3 В чем отличие инструкции от директивы?

3.4 Каковы правила оформления программ на языке ассемблера?

3.5 Каковы этапы получения выполняемого файла?

3.6. Для чего нужен этап отладки программы?

3.7. Опишите основные моменты создания исполняемого файла и эмуляции работы программы?

3.8. Каковы шаги технического создания ассемблерной программы в программах TASM и MASM?

3.9 Основные возможности эмулятора EMU8086?

3.10 Методы борьбы с зависанием в DOS’e?

РАЗРАБОТКА ПЕРВОЙ ПРОГРАММЫ НА ЯЗЫКЕ АССЕМБЛЕРА

Цель работы: Знакомство со структурой ассемблерной программы, создание первой программы на языке ассемблера.

Структура ассемблерной программы

Чтобы программа выполнилась любой ОС, она должна быть скомпилирована в исполнимый файл. Основные два формата исполнимых файлов в DOS - СОМ и ЕХЕ.

Файлы типа СОМ содержат только скомпилированный код без какой-либо дополнительной информации о программе Весь код, данные и стек такой полагаются в одном сегменте и не могут превышать 64 Кб.

Рассмотрим исходный текст программы, чтобы понять, как она работает.

Первая строка определяет модель памяти TINY, в которой сегменты кода, данных и стека объединены. Эта модель предназначена для создания файлов типа СОМ.

В DOS для формирования адреса используется сегмент и смещение. Для формирования адреса строки "ПРИВЕТ" используется пара регистров DS (сегмент) и DX (смещение). При загрузке *.com-программы в память, все сегментные регистры принимают значение равное тому сегменту, в который загрузилась наша программа (в т. ч. и DS). Поэтому нет необходимости загружать в DS сегмент строки (он уже загружен).

Директива. CODE начинает сегмент кода, который в нашем случае также должен содержать и данные.

ORG 100h устанавливает значение программного счетчика (IP) в 100h, потому что при загрузке СОМ-файла в память DOS занимает первые 256 байт (100h) блоком данных PSP и располагает код программы только после этого блока. Все программы, которые компилируются в файлы типа СОМ, должны начинаться с этой директивы.

Метка BEGIN: располагается перед первой командой в программе и будет использоваться в директиве END (Begin - англ. начало; end - конец), чтобы указать, с какой команды начинается программа.

Вообще вместо слова BEGIN можно было бы использовать что-нибудь другое. Например, START:. В таком случае, нам пришлось бы и завершать программу END START.

Строки (5) - (7) выводят на экран сообщение “ПРИВЕТ”.

Рассмотрим вкратце о регистрах процессора.

Регистр процессора - это специально отведенная память для хранения какого-нибудь числа.

Например:

Если мы хотим сложить два числа, то в математике запишем так:

A=5

B=8

C=A+B.

A, B и C - это своего рода регистры (если говорить о компьютере), в которых могут хранится некоторые данные. А=5 можно прочитать как: Присваиваем А число 5.

Для присвоения регистру какого-нибудь значения, в Ассемблере существует оператор mov (от англ. move - загрузить). Команда MOV АН,9 помещает число 9 в регистр АН - номер функции DOS "вывод строки".

Команда MOV DX, OFFSET MESSAGE помещает в регистр DX смещение метки MESSAGE относительно начала сегмента данных, который в нашем случае совпадает с сегментом кода.

OFFSET (по-английски - это смещение). Когда, при ассемблировании, Ассемблер дойдет до этой строки, он заменит OFFSET MESSAGE на АДРЕС (смещение) этой строки в памяти. Если мы запишем OFFSET MESSAGE (хотя, правильнее будет MOV DX, WORD OFFSET MESSAGE), то в DX загрузится не адрес (смещение), а первые два символа нашей строки (в данном случае "Пр"). Так как DX - шестнадцатиразрядный регистр, в него можно загрузить только два байта (один символ всегда один байт).

Команда INT 21H вызывает системную функцию DOS (int от англ. interrupt - прерывание). Можно заменить строку INT 21H на INT 33, программа будет работать корректно. Однако в Ассемблере принято указывать номер прерывания в шестнадцатеричной системе.

Прерывание MS-DOS - это своего рода подпрограмма (часть MS-DOS), которая находится постоянно в памяти и может вызываться в любое время из любой программы.

Эта команда - основное средство взаимодействия программ с операционной системой. В примере вызывается функция DOS номер 9 - вывести строку на экран. Эта функция выводит строку от начала, адрес которого задается в регистрах DS: DX, до первого встречного символа $. При запуске СОМ-файла регистр DS автоматически загружается сегментным адресом программы, а регистр DX был подготовлен предыдущей командой.

Рассмотрим вышесказанное на примере (мелким шрифтом выделим примечания):

Программа сложения двух чисел

Начало программы

A=5 в переменную A заносим значение 5

B=8 в переменную B значение 8

Вызов подпрограммы Сложение

теперь С равно 13

A=10 тоже самое, только другие числа

B=25

Вызов подпрограммы Сложение

теперь С равно 35

Конец Программы

…

Подпрограмма Сложение

C=A+B

Возврат из подпрограммы возвращаемся в то место, откуда вызывали

Конец подпрограммы

В данном примере мы дважды вызвали подпрограмму Сложение, которая сложила два числа, переданные ей в переменных A и B. Результат помещается в переменную С. Когда вызывается подпрограмма, компьютер запоминает с какого места она была вызвана, а затем, когда закончила работу подпрограмма, компьютер возвращается в то место, откуда она вызывалась. Т.о. можно вызывать подпрограммы неопределенное количество раз с любого места.

Команда RET пользуется обычно для возвращения из процедуры. DOS вызывается COM-программы так, что команда RET корректно завершает программу.

DOS при вызове СОМ-файла помещает в стек сегментный адрес программы и ноль, так что RET передает управление на нулевой адрес текущего сегмента, то есть на первый байт PSP. Там находится код команды INT 20H, которая и используется для возвращения управления в DOS. Можно сразу заканчивать программу командой INT 20h, хотя это длиннее на 1 байт.

Следующая строка примера определяет строку данных, содержащую текст “ПРИВЕТ" управляющий символ ASCII возврат каретки с кодом ODh, управляющий символ ASCII перевод строки с кодом 0Ah и символ $ завершающий строку (если мы его уберем, то 21h прерывание продолжит вывод до тех пор, пока не встретится где-нибудь в памяти символ $, на экране мы увидим “мусор). Первое слово (message - сообщение) - название сообщения. Оно может быть любым (например, mess или string и пр).

Управляющие символы (ODh и 0Ah) переводят курсор на первую позицию следующей строки.

Директива END завершает программу, одновременно указывая, с какой метки должно начинаться ее выполнение.

В качестве дополнительного примера создадим еще одну строку, которую назовем message1. Затем, начиная со строки (9) вставим следующие команды и скомпилируем программу заново.

2. Задание для выполнения

2.1 Запустить эмулятор EMU8086.

2.2 Пользуясь правилами оформления ассемблерных программ, наберите код, приведенный в примере 1, запустите код на выполнение.

2.3 Откомпилируйте пример №2;

2.4 Вернитесь в главное окно формы, предварительно закрыв все открытые окна, далее нажмите кнопку “Compile".

2.5 Полученный com-файл запустите в сеансе dos.

2.6 Создайте на языка Pascal программу выводящую на экран слово “Привет" и сравните размеры получаемых файлов (Pascal и Assembler).

3. Контрольные вопросы

3.1 Характеристика структуры файла типа *.com?

3.2 Какова структура ассемблерной программы?

3.3 С какой целью в код программы на ассемблере для DOS вводится строка ORG 100h?

3.4 Назначение команды MOV?

3.5 Прерывания 21h и 20h. Назначение?

3.6 Сущность и целесообразность использования команды RET вместо прерывания 20h?

3.6. Символ ‘$’ методика применения?

3.7. Связка “BEGIN: - END BEGIN". Правила применения?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

СТРУКТУРА ИСПОЛНИМЫХ ФАЙЛОВ ТИПА *. EXE.

ПРОСТЫЕ АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ДЕЙСТВИЯ НА ЯЗЫКЕ АССЕМБЛЕРА

Цель работы: Изучение принципов составления простейших*. exe программ. Изучение приемов работы с простейшими операторами арифметических действий.

Краткие теоретические сведения (программа типа *. ЕХЕ).

Файлы типа ЕХЕ содержат заголовок, в котором описывается размер файла, требуемый объем памяти, список команд в программе, использующих абсолютные адреса, которые зависят от расположения программы в памяти, и т.д. ЕХЕ-файл может иметь любой размер. Формат ЕХЕ также используется для исполнимых файлов в различных версиях DOS-расширителей и Windows, но со значительными изменениями.

Операционная система DOS не использует расширения для определения типа файла. Первые два байта заголовка ЕХЕ-файла - символы "MZ" или "ZM", и если файл начинается с этих символов и длиннее некоторого порогового значения, разного для разных версий DOS, он загружается как ЕХЕ, если нет - как СОМ.

ЕХЕ-программы немного сложнее в исполнении, но для них отсутствует ограничение размера в 64 килобайта, так что все достаточно большие программы используют именно этот формат. Конечно, ассемблер позволяет уместить и в 64 килобайтах весьма сложные и большие алгоритмы, а все данные хранить в отдельных файлах, но ограничение размера все равно очень серьезно, и даже чисто ассемблерные программы могут с ним сталкиваться.

Простой пример ЕХЕ-файла:

В примере определяются три сегмента - сегмент стека директивой. STACK размером в 256 байт, сегмент кода, начинающийся с директивы. CODE, и сегмент данных, начинающийся с. DATA. При запуске ЕХE-программы регистр DS уже не содержит адреса сегмента со строкой string (он указывает на сегмент, содержащий блок данных PSP), а для вызова используемой функции DOS этот регистр должен иметь сегментный адрес строки. Команда MOV AX,@DATA загружает в АХ сегментный адрес группы сегментов данных @DATA, a MOV DS,AX копирует его в DS. Программы типа ЕХЕ должны завершаться системным вызовом DOS 4Ch: в регистр АН помещается значение 4Ch, в регистр AL помещается код возврата (в данном примере код возврата 0 и регистры АН и AL загружаются одной командой MOV AX,4C00h), после чего вызывается прерывание 21h.

Простые арифметические операторы.

Арифметические команды любого микропроцессора привлекают к себе наибольшее внимание. Каждый заинтересован в выполнении арифметических вычислений, и именно эти команды проделывают такую работу. Хотя их немного, они выполняют большинство преобразований данных, а микропроцессоре. В реальных же условиях арифметические команды занимают лишь малую часть всех исполняемых команд.