| < Назад Далее > |
Начнем изучение языка ассемблера с рассмотрения простой, возможно, даже наипростейшей программы (пример 1.1), которая выводит на экран терминала строку с текстом. Вопросы ввода в компьютер текста программы, ее трансляции и компоновки мы рассмотрим в следующей статье, а пока сосредоточимся на структуре программы.
Пример 1.1. Простейшая программа
text segment 'code' ; (1) Начало сегмента команд
assume CS:text, DS:text ; (2) Сегментные регистры CS и DS
; будут указывать на сегмент команд
begin: mov AX,text ; (3) Адрес сегмента команд загрузим
mov DS,AX ; (4) сначала в AX, затем в DS
mov AH,09h ; (5) Функция DOS 09h вывода на экран
mov DX,offset message ; (6) Адрес выводимого сообщения
int 21h ; (7) Вызов DOS
mov AH,4Ch ; (8) Функция 4Ch завершения программы
mov AL,00h ; (9) Код 0 успешного завершения
int 21h ; (10) Вызов DOS
message db 'Наука умеет много гитик$' ; (11) Выводимый текст
text ends ; (12) Конец сегмента команд
end begin ; (13) Конец текста с точкой входа
Следует заметить, что при вводе исходного текста программы с клавиатуры можно использовать как прописные, так и строчные буквы: транслятор воспринимает, например, строки text segment и TEXT SEGMENT одинаково. Однако, с помощью ключа /ML можно заставить транслятор различать прописные и строчные буквы в именах. Тогда строки text segment и TEXT segment уже не будут эквивалентны. фактически они будут описывать два разных сегмента. Неэквивалентность прописных и строчных букв касается только имен; строки
mov ds,ax
MOV DS,AX
mov DS,AX
во всех случаях воспринимаются одинаково.
В настоящей книге в программах и их описаниях мы используются преимущественно строчные буквы. прописными буквами выделены обозначения регистров и, иногда, имена программных и иных файлов.
Наша программа содержит 13 строк — предложений языка ассемблера. Первое предложение с помощью оператора segment открывает сегмент команд программы. Сегменту дается произвольное имя text. Описатель 'code' (так называемый класс сегмента) говорит о том, что это сегмент команд (слово code в переводе может означать и коды, и команды программы). В конце предложения после точки с запятой располагается комментарий. Таким образом, предложение языка ассемблера может состоять из четырех полей: имени, оператора, операндов и комментария, располагаемых в перечисленном порядке.
Любая программа должна обязательно состоять из сегментов — без сегментов программ не бывает. Обычно в программе задаются три сегмента: команд, данных и стека, но мы в нашей простой программе пока ограничились одним сегментом команд.
В предложении 2 мы с помощью оператора assume сообщаем ассемблеру (программе-транслятору), что сегментные регистры CS и DS будут указывать на один и тот же сегмент text. Сегментные регистры (а всего их в процессоре четыре) играют очень важную роль. Когда программа загружается в память и становится известно, по каким адресам памяти она располагается, в сегментные регистры заносятся начальные адреса закрепленных за ними сегментов. В дальнейшем любые обращения к ячейкам программы осуществляются путем указания сегмента, в котором находится интересующая нас ячейка, а также номера того байта внутри сегмента, к которому мы хотим обратиться. Этот номер носит название относительного адреса, или смещения. Поскольку в единственном сегменте нашей программы будут размещаться и команды, и данные, мы указываем ассемблеру оператором assume (assume — предположим), что и сегментный регистр команд CS, и сегментный регистр данных DS будут указывать на сегмент text. При этом в регистр CS адрес начала сегмента будет загружен автоматически, а регистр DS нам придется инициализировать вручную.
Строго говоря, в приведенной программе, где нет прямых обращений к ячейкам сегмента данных, не было необходимости сопоставлять в операторе assume сегмент text с сегментным регистром DS (сопоставление сегмента команд с сегментным регистром команд CS обязательно во всех случаях). Учитывая, однако, что практически в любой разумной программе обращения к полям данных имеются, мы с самого начала написали оператор assume в том виде, в каком он используется в реальных программах.
Первые два предложения программы служат для передачи служебной информации программе ассемблера. Ассемблер воспринимает и запоминает эту информацию и пользуется ею в своей дальнейшей работе, однако в состав выполнимой программы, состоящей из машинных кодов, эти строки не попадут, так как процессору, выполняющему программу, они не нужны. Другими словами, операторы segment и assume не транслируются в машинные коды, а используются лишь самим ассемблером на этапе трансляции программы. Такие нетранслируемые операторы иногда называют псевдооператорами, или директивами ассемблера в отличие от истиных операторов — команд языка.
Предложение 3, начинающееся с метки begin, является первой выполнимой строкой программы. Для того, чтобы процессор знал, с какой строки начать выполнять программу после ее загрузки в память, начальная метка программы указывается в качестве операнда самого последнего оператора программы end (см. предложение 13). Можно подумать, что указание точки входа в программу излишне: ведь как будто и так ясно, что программу надо начать выполнять с начала, а закончить, дойдя до конца. Однако в действительности для программ, написанных на языке ассемблера, это совсем не так! Текст программы может начинаться с описания подпрограмм или полей данных. В этом случае предложение программы, с которого нужно начать ее выполнение, может располагаться где-то в середине текста программы. И завершается выполнение программы совсем не обязательно в ее последних строках, а там, где стоят предложения вызова специальной программы операционной системы, предназначенной именно для завершения текущей программы и передачи управления системе (см. предложения 8...10). Однако начиная от точки входа, программа выполняется строка за строкой точно в том порядке, в каком эти строки написаны программистом.
В предложениях 3 и 4 выполняется инициализация сегментного регистра DS. Сначала значение имени text (т.е. адрес сегмента text) загружается командой mov (от move, переместить) в регистр общего назначения процессора AX, а затем из регистра AX переносится в регистр DS. Такая двухступенчатая операция нужна потому, что процессор в силу некоторых особенностей своей архитектуры не может выполнить команду непосредственной загрузки адреса в сегментный регистр. Приходится пользоваться регистром AX в качестве «перевалочного пункта». Кстати, обратите внимание на то, что операнды в командах языка ассемблера записываются в несколько неестественном для европейца порядке — действие команды осуществляется справа налево.
Предложения 5, 6 и 7 реализуют существо программы — вывод на экран строки текста. Делается это не непосредственно, а путем обращения к служебным программам операционной системы MS-DOS, которую мы для краткости будем в дальнейшем называть просто DOS. Дело в том, что в составе команд процессора и, соответственно, операторов языка ассемблера нет команд вывода данных на экран (как и команд ввода с клавиатуры, записи в файл на диске и т.д.). Вывод даже одного символа на экран в действительности представляет собой довольно сложную операцию, для выполнения которой требуется длинная последовательность команд процессора. Конечно, эту последовательность команд можно было бы включить в нашу программу, однако гораздо проще обратиться за помощью к операционной системе. В состав DOS входит большое количество программ, осуществляющих стандартные и часто требуемые функции — вывод на экран и ввод с клавиатуры, запись в файл и чтение из файла, чтение или установка текущего времени, выделение или освобождение памяти и многие другие.
Для того, чтобы обратиться к DOS, надо загрузить в регистр общего назначения AH номер требуемой функции, в другие регистры — исходные данные для выполнения этой функции, после чего выполнить команду int 21h (int — от interrupt, прерывание), которая передаст управление DOS. Вывод на экран строки текста можно осуществить функцией 09h, которая требует, чтобы в регистре DX содержался адрес выводимой строки. В предложении 6 адрес строки message загружается в регистр DX, а в предложении 7 осуществляется вызов DOS.
После того, как DOS выполнит затребованные действия, в данном случае выведет на экран текст «Наука умеет много гитик» (помните одноименный карточный фокус?), выполнение программы продолжится. Вообще-то нам вроде ничего больше делать не нужно. Однако на самом деле это не так. После окончания работы программы DOS должна выполнить некоторые служебные действия. Надо освободить занимаемую нашей программой память, чтобы туда можно было загрузить следующую программу. Надо вызвать системную программу, которая выведет на экран запрос DOS и будет ждать следующей команды оператора. Все эти действия выполняет функция DOS с номером 4Ch. Эта функция предполагает, что в регистре AL находится код завершения нашей программы, который она передаст DOS. При желании код завершения только что закончившейся программы можно «выловить» в DOS и проанализировать, но сейчас мы этим заниматься не будем. Если программа завершилась успешно, код завершения должен быть равен 0, поэтому в предложении 9 мы загружаем 0 в регистр AL и вызываем DOS уже знакомой нам командой int 21h.
После последнего выполнимого предложения программы можно описывать используемые в ней данные. У нас в качестве данных выступает строка текста. Текстовые строки вводятся в программу с помощью директивы ассемблера db (от define byte, определить байт), и заключаются в апострофы. Для того, чтобы в программе можно было обращаться к данным, поля данных, как правило, предваряются именами. В нашем случае таким именем является вполне произвольное обозначение message, с которого начинается предложение 11.
Выше, в предложении 6, мы через регистр DX передали DOS адрес начала выводимой на экран строки текста. Но как DOS определит, где эта строка закончилась? Хотя нам конец строки в программе отчетливо виден, однако в машинных кодах, из которых состоит выполнимая программа, он никак не отмечен, и DOS, выведя на экран слово «гитик», продолжит вывод байтов памяти, расположенных за нашей фразой. Поэтому DOS следует передать информацию о том, где кончается строка текста. Некоторые функции DOS требуют указания в одном из регистров длины выводимой строки, однако функция 09h работает иначе. Она выводит текст до символа $, которым мы и завершили нашу фразу.
Директива ends (end segment, конец сегмента) в предложении 12 указывает ассемблеру, что сегмент text закончился.
Последняя строка программы содержит директиву end, которая говорит программе ассемблера, что закончился вообще весь текст программы, и больше ничего транслировать не нужно. В качестве операнда этой директивы, как уже отмечалось, обычно указывается точка входа в программу, т.е. адрес первой выполнимой программной строки. В нашем случае это метка begin.