Страница:
АССЕМБЛЕР И ПРОГРАММИРОВАНИЕ ДЛЯ IBM PC
ПИТЕР АБЕЛЬ
Технологический институт
Британская Колумбия
Ассемблер для IBM PC 2
Содержание
------------------------------------------------------------
Предисловие
1. Введение в семейство персональных компьютеров IBM PC
Введение
Биты и байты
ASCII код
Двойные числа
Шеснадцатеричное представление
Сегменты
Регистры
Архитектура персональных компьютеров
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
2. Выполнение программы
Введение
Начало работы
Просмотр памяти
Пример машинных кодов: непосредственные данные
Пример машинных кодов: определенные данные
Машинная адресация
Пример машинных кодов: определение размера памяти
Свойства отладчика
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
3. Формат языка ассемблера
Введение
Комментарии
Формат кодирования
Псевдокоманды
Указатели памяти и регистров
Инициализация программы
Пример исходной программы
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
4. Ассемблирование и выполнение программы
Введение
Ввод программы
Подготовка программы для выполнения
Ассемблирование программы
Компановка загрузочного модуля
Выполнение программы
Пример исходной программы
Ассемблер для IBM PC 3
Файл перекрестных ссылок
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
5. Определение данных
Введение
Псевдокоманды определения данных
Определение байта (DB)
Определение слова (DW)
Определение двойного слова (DD)
Определение "четверного" слова (DQ)
Определение десяти байт (DT)
Непосредственные операнды
Псевдокоманда (директива) EQU
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
6. Программные COM-файлы
Введение
Различия между EXE- и COM-файлами
Пример COM-файла
COM-стек
Отладка
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
7. Логика и организация программы
Введение
Команда JMP
Команда LOOP
Флаговый регистр
Команды условного перехода
Процедуры и вызовы (CALL)
Стековый сегмент
Программа: команды длинной пересылки
Логические команды: AND, OR, XOR, TEST, NOT
Программа: изменение нижнего и верхнего регистров
Сдвиги и ротация
Организация программы
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
8. Работы с экраном I: Основные возможности
Введение
Команда прерывания: INT
Установка курсора
Очистка экрана
Команды экрана и клавиатуры: Базовая DOS
Ввод на экран: стандарт DOS
Ассемблер для IBM PC 4
Программа: Ввод набора ASCII символов
Ввод с клавиатуры: Базовая DOS
Программа: Ввод имен с клавиатуры и вывод на экран
Команды экрана и клавиатуры: Расширенная DOS
Вывод на экран: Расширенная DOS
Ввод с клавиатуры: Расширенная DOS
Использование CR, LF, TAB для вывода на экран
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
9. Работа с экраном II: Расширенные возможности
Введение
Байт атрибутов
Прерывания BIOS
Программа: мигание, видеореверс, скроллинг
Расширенные ASCII коды
Другие команды ввода/вывода DOS
BIOS INT 16H для ввода с клавиатуры
Дополнительные функциональные клавиши
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
10. Работа с экраном III: Цвет и графика
Введение
Текстовый (алфавитно-цифровой) режим
Графический режим
Режим средней разрешающей возможности
Программа: Установка цвета и графического режима
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
11. Обработка строк
Введение
Особенности команд обработки строк
REP: Префикс повторения строки
MOVS: Пересылка строки
LODS: Загрузка строки
STOS: Сохранение строки
CMPS: Сравнение строк
SCAS: Сканирование строки
Сканирование и замена
Альтернативное кодирование
Дублирование шаблона (образца)
Программа: Выравнивание справа при выводе на экран
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
12. Арифметика I: Обработка двоичных данных
Введение
Ассемблер для IBM PC 5
Сложение и вычитание
Беззнаковые и знаковые данные
Умножение
Сдвиг регистров DX:AX
Деление
Преобразование знака
Процессоры Intel 8087 и 80287
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
13. Арифметика II: Обработка ASCII и BCD данных
Введение
ASCII формат
Двоично-десятичный формат (BCD)
Преобразование ASCII формата в двоичный формат
Преобразование двоичного формата в ASCII формат
Сдвиг и округление
Программа: Расчет зарплаты
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
14. Обработка таблиц
Введение
Определение таблиц
Прямой табличный доступ
Поиск в таблице
Команда перекодировки (трансляции) (XLAT)
Программа: Вывод шестнадцатеричных и ASCII кодов
Программа: Сортировка элементов таблицы
Операторы TYPE, LENGTH и SIZE
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
15. Дисковая память I: Организация
Введение
Объем диска
Каталог
Таблица распределения файлов (FAT)
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
16. Дисковая память II: Функции базовой DOS
Введение
Управляющий блок файла: FCB
Использование FCB для создания дискового файла
Программа: FCB для создания дискового файла
Последовательное чтение дискового файла
Программа: FCB для чтения дискового файла
Прямой доступ
Ассемблер для IBM PC 6
Программа: Прямое чтение дискового файла
Прямой блочный доступа
Программа: Прямое чтение блока
Абсолютный дисковый ввод/вывод
Другие возможности
Программа: Выборочное удаление файлов
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
17. Дисковая память III: Функции расширенной DOS
Введение
Строка ASCIIZ
Номер файла и коды возврата по ошибкам
Создание дискового файла
Программа: Использование номера для чтения файла
ASCII файлы
Другие функции расширенной DOS
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
18. Дисковая память IV: Команды ввода/вывода BIOS
Введение
Дисковые команды BIOS
Байт состояния
Программа: Использование BIOS для чтения секторов
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
19. Печать
Введение
Управляющие символы для печати
Использование расширенной DOS для печати
Программа: Постраничная печать с заголовками
Печать ASCII файлов и управление табуляций
Печать с использованием базовой DOS
Специальные команды принтера
Печать с использованием BIOS INT 17H
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
20. Макрокоманды
Введение
Простое макроопределение
Использование параметров в макрокомандах
Комментарии
Использование макро внутри макроопределения
Директива LOCAL
Подключение библиотеки макроопределений
Конкатенация (&)
Ассемблер для IBM PC 7
Повторение: REPT, IRP и IRPC
Условные директивы
Директива EXITM
Макрокоманды, использующие IF и IFNDEF условия
Макрокоманды, использующие IFIDN условие
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
21. Связь между подпрограммами
Введение
Межсегментные вызовы
Атрибуты EXTRN и PUBLIC
Программа: Использование EXTRN и PUBLIC для меток
Программа: Использование PUBLIC в кодовом сегменте
Программа: Общие данные в подпрограммах
Передача параметров
Связь Бейсик-интерпритатор - ассемблер
Связь Паскаль - ассемблер
Связь C - ассемблер
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
22. Загрузчик программ
Введение
COMМAND.COM
Префикс программного сегмента
Выполнение COM-программы
Выполнение EXE-программы
Пример EXE-программы
Функция загрузки или выполнения программ
23. BIOS и DOS прерывания
Введение
Обслуживание прерываний
BIOS прерывания
DOS прерывания
Функции DOS INT 21H
Резидентные программы
Порты
Генерация звука
24. Справочник по директивам ассемблера
Введение
Индексная память
Команды ассемблера
Директивы ассемблера
25. Справочник по командам ассемблера
Ассемблер для IBM PC 8
Введение
Обозначение регистров
Байт режима адресации
Двухбайтовые команды
Трехбайтовые команды
Четырехбайтовые команды
Команды в алфавитном порядке
Приложения
1. ASCII коды
2. Шестнадцатерично-десятичные преобразования
3. Зарезервированные слова
4. Режимы ассемблирования и компановки
Ответы на некоторые вопросы
Индексный указатель
Ассемблер для IBM PC 9
------------------------------------------------------------
Предисловие
Появление микропроцессоров в 60-х годах cвязано с разра
боткой интегральных схем (ИС). Интегральные схемы объединяли
в себе различные элэктронные компоненты в единый элемент на
силиконовом "чипе". Разработчики установили этот крошечный
чип в устройство, напоминающие сороконожку и включили его в
функционирующие системы. В начале 70-х микрокомпьютеры на
процессоре Intel 8008 возвестили о первом поколении микро
процессоров.
К 1974 году появилось второе поколение микропроцессоров
oбщего назначения Intel 8080. Данный успех побудил другие
фирмы к производству этих или аналогичных процессоров.
В 1978 году фирма Intel выпустила процессор третьего
поколения - Intel 8086, который обеспечивал некоторую совмес
тимость с 8080 и являлся значительным продвижением вперед в
данной области. Для поддержки более простых устройств и обес
печения совместимости с устройствами ввода/вывода того
времени Intel разработал разновидность процессора 8086 -
процессор 8088, который в 1981 году был выбран фирмой iВМ
для ее персональных компьютеров.
Более развитой версией процессора 8088 является процесcор
80188, а для процессора 8086 - процессоры 80186, 80286 и
80386, которые обеспечили дополнительные возможности и повы
cили мощность вычислений. Микропроцессор 80286, установлен
ный в компьютерах IBM AT появился в 1984 году. Все эти
процессоры имеют отношение к развитой архитектуре процессо
ров фирмы Intel и обозначаются как iAPX 86, iAPX 88, iAPX
86, iAPX286 и iAPX386, где APX - Intel Advanced Processor
Architecture.
Распространение микрокомпьютеров послужило причиной пеpе
смотра отношения к языку ассемблера по двум основным причи
нам. Во-первых, программы, написанные на языке ассемблера,
требуют значительно меньше памяти и времени выполнения.
Во-вторых, знание языка ассемблера и результирующего машин
ного кода дает понимание архитектуры машины, что вряд ли
обеспечивается при работе на языке высокого уровня. Хотя
большинство специалистов в области программного обеспечения
ведут разработки на языках высокого уровня, таких как
Паскаль или С, что проще при написании программ, наиболее
мощное и эффективное программное обеспечение полностью или
частично написано на языке ассемблера.
Языки высокого уровня были разработаны для того, чтобы
избежать специальной технической особенности конкретных
компьютеров. Язык ассемблера, в свою очередь, разработан для
конкретной специфики компьютера или точнее для специфики
процессора. Следовательно, для того, чтобы написать програм
му на языке ассемблера для конкретного компьютера, следует
знать его архитектуру и данная книга содержит весь необходи
мый базовый материал. Для работы кроме этого материала и
cоответствующих знаний необходимы следующее:
Ассемблер для IBM PC 10
ъ Доступ персональному компьютеру IBM PC или совместимому
с ним c оперативной памятью - минимум 64К и одним диско
водом. Лучше, но не обязательно, если будет дополни
тельная память и второй дисковод или винчестер.
ъ Знакомство с руководством по IBM PC.
ъ Дискета, содержащая транслятор с языка ассемблера, пред
почтительно, но не обязательно, последней версии.
ъ Копию операционной системы PC-DOS или MS-DOS, лучше пос
ледней версии.
Cледующее является не обязательным для данной темы:
ъ Опыт программирования. Хотя эти знания могут помочь
быстрее освоить некоторые идеи программирования, они
не обязательны.
ъ Хорошие знания в электронике или схемотехнике. Данная
книга дает всю необходимую информацию об архитектуре
PC, которая требуется для программирования на языке
ассемблера.
Операционные системы
Назначение операционной системы - позволить пользователю
yправлять работой на компьютере: вызывать для выполнения
конкретные программы, обеспечивать средства для сохранения
данных (каталог), иметь доступ к информации на диске.
Основной операционной системой для PC и совместимых мо-
делей является MS-DOS фирмы Microsoft, известная как PC-DOS
для IBM PC. Особенности некоторых версий: 2.0 обеспечивает
поддержку твердого диска (винчестера), 3.0 применяется в
компьютерах AT, 4.0 обеспечивает работу в многопользователь
ском режиме. Рассмотрение профессиональной операционной
системы UNIX и ее аналога для PC XENIX выходит за рамки
данной книги.
Подход к книге
Данная книга приследует две цели: она является учебником,
a так же постоянным справочным пособием для работы. Чтобы
наиболее эффективно восполнить затраты на микрокомпьютер и
программное обеспечение, необходимо тщательно прорабатывать
каждую главу и перечитывать материал, котоpый не сразу ясен.
Ключевые моменты находятся в примерах программ, их следует
преобразовать в выполнимые модули и выполнить их.
Прорабатывайте упражнения, приведенные в конце каждой главы.
Ассемблер для IBM PC 11
Первые восемь глав составляют базовый материал для данной
книги и для языка ассемблера. После этих глав можно
продолжить с глав 9, 11, 12, 14, 15, 19, 20 или 21.
Связанными являются главы с 8 по 10, 12 и 13, с 15 по 18,
главы с 22 по 25 cодержат справочный материал.
Когда вы завертшите работу с книгой, вы сможете:
- понимать хардвер персонального компьютера;
- понимать коды машинного языка и шестнадцатиричный
формат;
- понимать назначение отдельных шагов при ассемблирова
нии, компановке и выполнении;
- писать программы на языке ассемблера для управления
экраном, арифметических действий, преобразования ASCII
кодов в двоичные форматы, табличного поиска и сортиро
вки, дисковых операций ввода/вывода;
- выполнять трассировку при выполнении программы, как
средство отладки;
- писать собственные макрокоманды;
- компановать вместе отдельные программы.
Изучение языка ассемблера и создание работающих программ
- это захватывающий процесс. Затраченное время и усилия
несомненно будут вознаграждены.
Признательность автора
Автор благодарен за помощь и сотрудничество всем, кто
внес предложения и просматривал рукопись.
Ассемблер для IBM PC 12
Предисловие переводчика
Книга представляет собой учебник по программированию на
языке Ассемблера для персональных компьютерах, совместимых с
IBM PC, адресованный прежде всего начинающим. Обилие приме
ров и исходных текстов программ представляет несомненное
достоинство книги, позволяющее начинать практическое
программирование уже с первых страниц книги. Профессиональ
ные программисты смогут найти в книге много полезной
информации. Стиль книги очень живой, простой, не требующий
никакой специальной или математической подготовки.
Единственное, что необходимо для работы над книгой, - это
постоянный доступ к персональному компьютеру.
Переводчик в основном придерживался терминологии книг
В.М.Брябрина "Программное обеспечение персональных ЭВМ"
(1988), С.Писарева, Б.Шура "Программно-аппаратная организа
ция компьютера IBM PC" (1987), В.Л.Григорьева "Программиро
вание однокристальных микропроцессоров" (1987), а также
А.Б.Борковского "Англо-русский словарь по программированию и
информатике" (1987). Во многих случаях переводчик
придерживался "профессионального диалекта" максимально
щадящего технические термины в оригинале. Такой диалект
принят во многих коллективах программистов-разработчиков,
где чаще всего приходится работать с оригинальной
документацией на английском языке, ввиду острейшего
дефицита отечественной литературы по данной тематике.
Большинство примеров, приведенных в данной книге,
проверены на компьютерах совместимых с IBM PC. При переводе
без специальных оговорок исправлены мелкие неточности и
опечатки оригинала.
Текст перевода сформирован и отредактирован в интегриро
ванной системе Framework.
Автор перевода благодарен всем, кто оказал помощь при
вводе рукописи на машинные носители. Особую признательность
автор перевода выражает своей жене.
Ассемблер для IBM PC 1
------------------------------------------------------------
Введение в семейство персональных компьютеров IBM PC
Цель: объяснить особенности технических средств микрокомпью
тера и организации программного обеспечения.
ВВЕДЕНИЕ
------------------------------------------------------------
Написание ассемблерных программ требует знаний организа
ции всей системы компьютера. В основе компьютера лежат
понятия бита и байта. Они являются тем средством, благодаря
которым в компьютерной памяти представлены данные и команды.
Программа в машинном коде состоит из различных сигментов
для определения данных, для машинных команд и для сигмента,
названного стеком, для хранения адресов. Для выполнения ариф
метических действий, пересылки данных и адресации компьютер
имеет ряд регистров. Данная глава содержит весь необходимый
материал по этим элэментам компьютера, так что вы сможете
продвинутся к главе 2 к вашей первой программе на машинном
языке.
БИТЫ И БАЙТЫ
------------------------------------------------------------
Для выполнения программ компьютер временно записывает
программу и данные в основную память. Это память, которую
люди имеют в виду, когда утверждают, что их компьютер имеет,
например, 512К памяти. Компьютер имеет также ряд pегистров,
которые он использует для временных вычислений.
Минимальной единицей информации в компьютере является
бит. Бит может быть выключен, так что его значение есть
нуль, или включен, тогда его значение равно единице.
Единственный бит не может представить много информации в
отличие от группы битов.
группа из девяти битов представляет собой байт; восемь
битов которого содержат данные и один бит - контроль на чет
ность. Восемь битов обеспечивают основу для двоичной
арифметики и для представления символов, таких как буква A
или символ *. Восемь битов дают 256 различных комбинаций
включенных и выключенных состояний: от "все выключены"
(00000000) до "все включены" (11111111). Например, сочетание
включенных и выключенных битов для представления буквы A
выглядит как 01000001, а для cимвола * - 00101010 (это
можно не запоминать). Каждый байт в памяти компьютера имеет
уникальный адрес, начиная с нуля.
Требование контроля на честность заключается в том, что
количество включенных битов а байте всегда должно быть не
четно. Контрольный бит для буквы A будет иметь значение еди-
ница, а для символа * - ноль. Когда команда обращается к
Ассемблер для IBM PC 2
байту в памяти, компьютер проверяет этот байт. Если число
включенных битов является четным, система выдает сообщение
об ошибке. Ошибка четности может явится результатом сбоя
оборудования или случайным явлением, в любом случае, это
бывает крайне редко.
Может появится вопрос, откуда компьютер "знает", что
значения бит 01000001 представляют букву A. Когда на клавиа
туре нажата клавиша A, система принимает сигнал от этой
конкретной клавиши в байт памяти. Этот сигнал устанавливает
биты в значения 01000001. Можно переслать этот байт в памяти
и, если передать его на экран или принтер, то будет
сгенерирована буква A.
По соглажению биты в байте пронумерованы от 0 до 7 справа
налево, как это показано для буквы A:
Номера бит: 7 6 5 4 3 2 1 0
Значения бит: 0 1 0 0 0 0 0 1
Число 2 в десятой степени равно 1024, что составляет
один килобайт и обозначается буквой К. Например, компьютер с
памятью в 512К содержит 512 х 1024, т.е. 524288 байт.
Процессор в PC и в совместимых моделях использует 16-
битовую архитектуру, поэтому он имеет доступ к 16-битовым
значениям как в памяти, так и в регистрах. 16-битовое
(двухбайтовое) поле называется словом. Биты в слове
пронумерованы от 0 до 15 справа налево, как это показано для
букв PC:
Номера бит: 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Значения бит: 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1
ASCII КОД
------------------------------------------------------------
Для целей стандартизации в микрокомпьютерах используется
aмериканский национальный стандартный код для обмена информа
цией ASCII (American National Standard Code for Information
Interchange). Читается как "аски" код (прим. переводчика).
Именно по этой причине комбинация бит 01000001 обозначает
букву A. Наличие стандартного кода облегчает обмен данными
между различными устройствами компьютера. 8-битовый
рассширенный ASCII-код, используемый в PC обеспечивает
представление 256 символов, включая символы для нацио
нальных алфавитов. В приложении 1 приведен список символов
ASCII кода, а в главе 8 показано как вывести на экран боль
шинство из 256 символов.
ДВОИЧНЫЕ ЧИСЛА
------------------------------------------------------------
Ассемблер для IBM PC 3
Так как компьютер может различить только нулевое и единич
ное состояние бита, то он работает системе исчисления с
базой 2 или в двоичной системе. Фактически бит унаследовал
cвое название от английского "BInary digiT" (двоичная
цифра).
Сочетанием двоичных цифр (битов) можно представить любое
значение. Значение двоичного числа определяется относитель
ной позицией каждого бита и наличием единичных битов. Ниже
показано восьмибитовое число содержащее все единичные биты:
Позиционные веса: 128 64 32 16 8 4 2 1
Включенные биты: 1 1 1 1 1 1 1 1
Самый правый бит имеет весовое значение 1, следующая цифра
влево - 2, следующая - 4 и т.д. Общая сумма для восьми еди
ничных битов в данном случае составит 1 + 2 + 4 + ... + 128,
или 255 (2 в восьмой степени - 1).
Для двоичного числа 01000001 единичные биты представляют
значения 1 и 64, т.е. 65. Но 01000001 представляет также
букву A! Действительно, здесь момент, который необходимо
четко уяснить. Биты 01000001 могут представлять как число
65, так и букву A:
- если программа определяет элемент данных для арифмети
ческих целей, то 01000001 представляет двоичное число
эквивалентное десятичному числу 65;
- если программа определяет элемент данных (один или бо
лее смежных байт), имея в виду описательный характер,
как, например, заголовок, тогда 01000001 представляет
собой букву или "строку".
Пи програмировании это различие становится понятным, так
как назначение каждого элемента данных определено.
Двоичное число неограничено только восьмью битами. Так
как процессор 8088 использует 16-битовую архитектуру, oн
автоматически оперирует с 16-битовыми числами. 2 в степени
16 минус 1 дает значение 65535, а немного творческого
программирования позволит обрабатывать числа до 32 бит (2 в
степени 32 минус 1 равно 4294967295) и даже больше.
Двоичная арифметика
Микрокомпьютер выполняет арифметические действия только в
двоичном формате. Поэтому программист на языке ассемблера
должен быть знаком с двоичным форматом и двоичным сложением:
0 + 0 = 0
1 + 0 = 1
1 + 1 = 10
1 + 1 + 1 = 11
Ассемблер для IBM PC 4
Обратное внимание на перенос единичного бита в последних
двух операциях. Теперь, давайте сложим 01000001 и 00101010.
Букву A и символ *? Нет, число 65 и число 42:
Двоичные Десятичные
01000001 65
00101010 42
01101011 107
Проверьте, что двоичная сумма 01101011 действительно
равна 107. Рассмотрим другой пример:
Двоичные Десятичные
00111100 60
00110101 53
01110001 113
Отрицательные числа
Все представленные выше двоичные числа имеют положитель
ные значения, что обозначается нулевым значением самого
левого (старшего) разряда. Отрицательные двоичные числа
содержат единичный бит в старшем разряде и выражаются двоич
ным дополнением. Т.е., для представления отрицательного
двоичного числа необходимо инвертировать все биты и
прибавить 1. Рассмотрим пример:
Число 65: 01000001
Инверсия: 10111110
Плюс 1: 10111111 (равно -65)
Если прибавить единичные значения к числу 10111111, 65 не
получится. Фактически двоичное число считается отрицатель
ным, если его старший бит равен 1. Для определения абсолют
ного значения отрицательного двоичного числа, необходимо
повторить предыдущие операции: инвертировать все биты и
прибавить 1:
Двоичное значение: 10111111
Инверсия: 01000000
Плюс 1: 01000001 (равно +65)
Сумма +65 и -65 должна составить ноль:
01000001 (+65)
10111111 (-65)
(1)00000000
Ассемблер для IBM PC 5
Все восемь бит имеют нулевое значение. Перенос единичного
ПИТЕР АБЕЛЬ
Технологический институт
Британская Колумбия
Ассемблер для IBM PC 2
Содержание
------------------------------------------------------------
Предисловие
1. Введение в семейство персональных компьютеров IBM PC
Введение
Биты и байты
ASCII код
Двойные числа
Шеснадцатеричное представление
Сегменты
Регистры
Архитектура персональных компьютеров
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
2. Выполнение программы
Введение
Начало работы
Просмотр памяти
Пример машинных кодов: непосредственные данные
Пример машинных кодов: определенные данные
Машинная адресация
Пример машинных кодов: определение размера памяти
Свойства отладчика
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
3. Формат языка ассемблера
Введение
Комментарии
Формат кодирования
Псевдокоманды
Указатели памяти и регистров
Инициализация программы
Пример исходной программы
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
4. Ассемблирование и выполнение программы
Введение
Ввод программы
Подготовка программы для выполнения
Ассемблирование программы
Компановка загрузочного модуля
Выполнение программы
Пример исходной программы
Ассемблер для IBM PC 3
Файл перекрестных ссылок
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
5. Определение данных
Введение
Псевдокоманды определения данных
Определение байта (DB)
Определение слова (DW)
Определение двойного слова (DD)
Определение "четверного" слова (DQ)
Определение десяти байт (DT)
Непосредственные операнды
Псевдокоманда (директива) EQU
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
6. Программные COM-файлы
Введение
Различия между EXE- и COM-файлами
Пример COM-файла
COM-стек
Отладка
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
7. Логика и организация программы
Введение
Команда JMP
Команда LOOP
Флаговый регистр
Команды условного перехода
Процедуры и вызовы (CALL)
Стековый сегмент
Программа: команды длинной пересылки
Логические команды: AND, OR, XOR, TEST, NOT
Программа: изменение нижнего и верхнего регистров
Сдвиги и ротация
Организация программы
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
8. Работы с экраном I: Основные возможности
Введение
Команда прерывания: INT
Установка курсора
Очистка экрана
Команды экрана и клавиатуры: Базовая DOS
Ввод на экран: стандарт DOS
Ассемблер для IBM PC 4
Программа: Ввод набора ASCII символов
Ввод с клавиатуры: Базовая DOS
Программа: Ввод имен с клавиатуры и вывод на экран
Команды экрана и клавиатуры: Расширенная DOS
Вывод на экран: Расширенная DOS
Ввод с клавиатуры: Расширенная DOS
Использование CR, LF, TAB для вывода на экран
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
9. Работа с экраном II: Расширенные возможности
Введение
Байт атрибутов
Прерывания BIOS
Программа: мигание, видеореверс, скроллинг
Расширенные ASCII коды
Другие команды ввода/вывода DOS
BIOS INT 16H для ввода с клавиатуры
Дополнительные функциональные клавиши
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
10. Работа с экраном III: Цвет и графика
Введение
Текстовый (алфавитно-цифровой) режим
Графический режим
Режим средней разрешающей возможности
Программа: Установка цвета и графического режима
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
11. Обработка строк
Введение
Особенности команд обработки строк
REP: Префикс повторения строки
MOVS: Пересылка строки
LODS: Загрузка строки
STOS: Сохранение строки
CMPS: Сравнение строк
SCAS: Сканирование строки
Сканирование и замена
Альтернативное кодирование
Дублирование шаблона (образца)
Программа: Выравнивание справа при выводе на экран
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
12. Арифметика I: Обработка двоичных данных
Введение
Ассемблер для IBM PC 5
Сложение и вычитание
Беззнаковые и знаковые данные
Умножение
Сдвиг регистров DX:AX
Деление
Преобразование знака
Процессоры Intel 8087 и 80287
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
13. Арифметика II: Обработка ASCII и BCD данных
Введение
ASCII формат
Двоично-десятичный формат (BCD)
Преобразование ASCII формата в двоичный формат
Преобразование двоичного формата в ASCII формат
Сдвиг и округление
Программа: Расчет зарплаты
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
14. Обработка таблиц
Введение
Определение таблиц
Прямой табличный доступ
Поиск в таблице
Команда перекодировки (трансляции) (XLAT)
Программа: Вывод шестнадцатеричных и ASCII кодов
Программа: Сортировка элементов таблицы
Операторы TYPE, LENGTH и SIZE
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
15. Дисковая память I: Организация
Введение
Объем диска
Каталог
Таблица распределения файлов (FAT)
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
16. Дисковая память II: Функции базовой DOS
Введение
Управляющий блок файла: FCB
Использование FCB для создания дискового файла
Программа: FCB для создания дискового файла
Последовательное чтение дискового файла
Программа: FCB для чтения дискового файла
Прямой доступ
Ассемблер для IBM PC 6
Программа: Прямое чтение дискового файла
Прямой блочный доступа
Программа: Прямое чтение блока
Абсолютный дисковый ввод/вывод
Другие возможности
Программа: Выборочное удаление файлов
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
17. Дисковая память III: Функции расширенной DOS
Введение
Строка ASCIIZ
Номер файла и коды возврата по ошибкам
Создание дискового файла
Программа: Использование номера для чтения файла
ASCII файлы
Другие функции расширенной DOS
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
18. Дисковая память IV: Команды ввода/вывода BIOS
Введение
Дисковые команды BIOS
Байт состояния
Программа: Использование BIOS для чтения секторов
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
19. Печать
Введение
Управляющие символы для печати
Использование расширенной DOS для печати
Программа: Постраничная печать с заголовками
Печать ASCII файлов и управление табуляций
Печать с использованием базовой DOS
Специальные команды принтера
Печать с использованием BIOS INT 17H
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
20. Макрокоманды
Введение
Простое макроопределение
Использование параметров в макрокомандах
Комментарии
Использование макро внутри макроопределения
Директива LOCAL
Подключение библиотеки макроопределений
Конкатенация (&)
Ассемблер для IBM PC 7
Повторение: REPT, IRP и IRPC
Условные директивы
Директива EXITM
Макрокоманды, использующие IF и IFNDEF условия
Макрокоманды, использующие IFIDN условие
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
21. Связь между подпрограммами
Введение
Межсегментные вызовы
Атрибуты EXTRN и PUBLIC
Программа: Использование EXTRN и PUBLIC для меток
Программа: Использование PUBLIC в кодовом сегменте
Программа: Общие данные в подпрограммах
Передача параметров
Связь Бейсик-интерпритатор - ассемблер
Связь Паскаль - ассемблер
Связь C - ассемблер
Основные положения на память
Вопросы для самопроверки
22. Загрузчик программ
Введение
COMМAND.COM
Префикс программного сегмента
Выполнение COM-программы
Выполнение EXE-программы
Пример EXE-программы
Функция загрузки или выполнения программ
23. BIOS и DOS прерывания
Введение
Обслуживание прерываний
BIOS прерывания
DOS прерывания
Функции DOS INT 21H
Резидентные программы
Порты
Генерация звука
24. Справочник по директивам ассемблера
Введение
Индексная память
Команды ассемблера
Директивы ассемблера
25. Справочник по командам ассемблера
Ассемблер для IBM PC 8
Введение
Обозначение регистров
Байт режима адресации
Двухбайтовые команды
Трехбайтовые команды
Четырехбайтовые команды
Команды в алфавитном порядке
Приложения
1. ASCII коды
2. Шестнадцатерично-десятичные преобразования
3. Зарезервированные слова
4. Режимы ассемблирования и компановки
Ответы на некоторые вопросы
Индексный указатель
Ассемблер для IBM PC 9
------------------------------------------------------------
Предисловие
Появление микропроцессоров в 60-х годах cвязано с разра
боткой интегральных схем (ИС). Интегральные схемы объединяли
в себе различные элэктронные компоненты в единый элемент на
силиконовом "чипе". Разработчики установили этот крошечный
чип в устройство, напоминающие сороконожку и включили его в
функционирующие системы. В начале 70-х микрокомпьютеры на
процессоре Intel 8008 возвестили о первом поколении микро
процессоров.
К 1974 году появилось второе поколение микропроцессоров
oбщего назначения Intel 8080. Данный успех побудил другие
фирмы к производству этих или аналогичных процессоров.
В 1978 году фирма Intel выпустила процессор третьего
поколения - Intel 8086, который обеспечивал некоторую совмес
тимость с 8080 и являлся значительным продвижением вперед в
данной области. Для поддержки более простых устройств и обес
печения совместимости с устройствами ввода/вывода того
времени Intel разработал разновидность процессора 8086 -
процессор 8088, который в 1981 году был выбран фирмой iВМ
для ее персональных компьютеров.
Более развитой версией процессора 8088 является процесcор
80188, а для процессора 8086 - процессоры 80186, 80286 и
80386, которые обеспечили дополнительные возможности и повы
cили мощность вычислений. Микропроцессор 80286, установлен
ный в компьютерах IBM AT появился в 1984 году. Все эти
процессоры имеют отношение к развитой архитектуре процессо
ров фирмы Intel и обозначаются как iAPX 86, iAPX 88, iAPX
86, iAPX286 и iAPX386, где APX - Intel Advanced Processor
Architecture.
Распространение микрокомпьютеров послужило причиной пеpе
смотра отношения к языку ассемблера по двум основным причи
нам. Во-первых, программы, написанные на языке ассемблера,
требуют значительно меньше памяти и времени выполнения.
Во-вторых, знание языка ассемблера и результирующего машин
ного кода дает понимание архитектуры машины, что вряд ли
обеспечивается при работе на языке высокого уровня. Хотя
большинство специалистов в области программного обеспечения
ведут разработки на языках высокого уровня, таких как
Паскаль или С, что проще при написании программ, наиболее
мощное и эффективное программное обеспечение полностью или
частично написано на языке ассемблера.
Языки высокого уровня были разработаны для того, чтобы
избежать специальной технической особенности конкретных
компьютеров. Язык ассемблера, в свою очередь, разработан для
конкретной специфики компьютера или точнее для специфики
процессора. Следовательно, для того, чтобы написать програм
му на языке ассемблера для конкретного компьютера, следует
знать его архитектуру и данная книга содержит весь необходи
мый базовый материал. Для работы кроме этого материала и
cоответствующих знаний необходимы следующее:
Ассемблер для IBM PC 10
ъ Доступ персональному компьютеру IBM PC или совместимому
с ним c оперативной памятью - минимум 64К и одним диско
водом. Лучше, но не обязательно, если будет дополни
тельная память и второй дисковод или винчестер.
ъ Знакомство с руководством по IBM PC.
ъ Дискета, содержащая транслятор с языка ассемблера, пред
почтительно, но не обязательно, последней версии.
ъ Копию операционной системы PC-DOS или MS-DOS, лучше пос
ледней версии.
Cледующее является не обязательным для данной темы:
ъ Опыт программирования. Хотя эти знания могут помочь
быстрее освоить некоторые идеи программирования, они
не обязательны.
ъ Хорошие знания в электронике или схемотехнике. Данная
книга дает всю необходимую информацию об архитектуре
PC, которая требуется для программирования на языке
ассемблера.
Операционные системы
Назначение операционной системы - позволить пользователю
yправлять работой на компьютере: вызывать для выполнения
конкретные программы, обеспечивать средства для сохранения
данных (каталог), иметь доступ к информации на диске.
Основной операционной системой для PC и совместимых мо-
делей является MS-DOS фирмы Microsoft, известная как PC-DOS
для IBM PC. Особенности некоторых версий: 2.0 обеспечивает
поддержку твердого диска (винчестера), 3.0 применяется в
компьютерах AT, 4.0 обеспечивает работу в многопользователь
ском режиме. Рассмотрение профессиональной операционной
системы UNIX и ее аналога для PC XENIX выходит за рамки
данной книги.
Подход к книге
Данная книга приследует две цели: она является учебником,
a так же постоянным справочным пособием для работы. Чтобы
наиболее эффективно восполнить затраты на микрокомпьютер и
программное обеспечение, необходимо тщательно прорабатывать
каждую главу и перечитывать материал, котоpый не сразу ясен.
Ключевые моменты находятся в примерах программ, их следует
преобразовать в выполнимые модули и выполнить их.
Прорабатывайте упражнения, приведенные в конце каждой главы.
Ассемблер для IBM PC 11
Первые восемь глав составляют базовый материал для данной
книги и для языка ассемблера. После этих глав можно
продолжить с глав 9, 11, 12, 14, 15, 19, 20 или 21.
Связанными являются главы с 8 по 10, 12 и 13, с 15 по 18,
главы с 22 по 25 cодержат справочный материал.
Когда вы завертшите работу с книгой, вы сможете:
- понимать хардвер персонального компьютера;
- понимать коды машинного языка и шестнадцатиричный
формат;
- понимать назначение отдельных шагов при ассемблирова
нии, компановке и выполнении;
- писать программы на языке ассемблера для управления
экраном, арифметических действий, преобразования ASCII
кодов в двоичные форматы, табличного поиска и сортиро
вки, дисковых операций ввода/вывода;
- выполнять трассировку при выполнении программы, как
средство отладки;
- писать собственные макрокоманды;
- компановать вместе отдельные программы.
Изучение языка ассемблера и создание работающих программ
- это захватывающий процесс. Затраченное время и усилия
несомненно будут вознаграждены.
Признательность автора
Автор благодарен за помощь и сотрудничество всем, кто
внес предложения и просматривал рукопись.
Ассемблер для IBM PC 12
Предисловие переводчика
Книга представляет собой учебник по программированию на
языке Ассемблера для персональных компьютерах, совместимых с
IBM PC, адресованный прежде всего начинающим. Обилие приме
ров и исходных текстов программ представляет несомненное
достоинство книги, позволяющее начинать практическое
программирование уже с первых страниц книги. Профессиональ
ные программисты смогут найти в книге много полезной
информации. Стиль книги очень живой, простой, не требующий
никакой специальной или математической подготовки.
Единственное, что необходимо для работы над книгой, - это
постоянный доступ к персональному компьютеру.
Переводчик в основном придерживался терминологии книг
В.М.Брябрина "Программное обеспечение персональных ЭВМ"
(1988), С.Писарева, Б.Шура "Программно-аппаратная организа
ция компьютера IBM PC" (1987), В.Л.Григорьева "Программиро
вание однокристальных микропроцессоров" (1987), а также
А.Б.Борковского "Англо-русский словарь по программированию и
информатике" (1987). Во многих случаях переводчик
придерживался "профессионального диалекта" максимально
щадящего технические термины в оригинале. Такой диалект
принят во многих коллективах программистов-разработчиков,
где чаще всего приходится работать с оригинальной
документацией на английском языке, ввиду острейшего
дефицита отечественной литературы по данной тематике.
Большинство примеров, приведенных в данной книге,
проверены на компьютерах совместимых с IBM PC. При переводе
без специальных оговорок исправлены мелкие неточности и
опечатки оригинала.
Текст перевода сформирован и отредактирован в интегриро
ванной системе Framework.
Автор перевода благодарен всем, кто оказал помощь при
вводе рукописи на машинные носители. Особую признательность
автор перевода выражает своей жене.
Ассемблер для IBM PC 1
------------------------------------------------------------
Введение в семейство персональных компьютеров IBM PC
Цель: объяснить особенности технических средств микрокомпью
тера и организации программного обеспечения.
ВВЕДЕНИЕ
------------------------------------------------------------
Написание ассемблерных программ требует знаний организа
ции всей системы компьютера. В основе компьютера лежат
понятия бита и байта. Они являются тем средством, благодаря
которым в компьютерной памяти представлены данные и команды.
Программа в машинном коде состоит из различных сигментов
для определения данных, для машинных команд и для сигмента,
названного стеком, для хранения адресов. Для выполнения ариф
метических действий, пересылки данных и адресации компьютер
имеет ряд регистров. Данная глава содержит весь необходимый
материал по этим элэментам компьютера, так что вы сможете
продвинутся к главе 2 к вашей первой программе на машинном
языке.
БИТЫ И БАЙТЫ
------------------------------------------------------------
Для выполнения программ компьютер временно записывает
программу и данные в основную память. Это память, которую
люди имеют в виду, когда утверждают, что их компьютер имеет,
например, 512К памяти. Компьютер имеет также ряд pегистров,
которые он использует для временных вычислений.
Минимальной единицей информации в компьютере является
бит. Бит может быть выключен, так что его значение есть
нуль, или включен, тогда его значение равно единице.
Единственный бит не может представить много информации в
отличие от группы битов.
группа из девяти битов представляет собой байт; восемь
битов которого содержат данные и один бит - контроль на чет
ность. Восемь битов обеспечивают основу для двоичной
арифметики и для представления символов, таких как буква A
или символ *. Восемь битов дают 256 различных комбинаций
включенных и выключенных состояний: от "все выключены"
(00000000) до "все включены" (11111111). Например, сочетание
включенных и выключенных битов для представления буквы A
выглядит как 01000001, а для cимвола * - 00101010 (это
можно не запоминать). Каждый байт в памяти компьютера имеет
уникальный адрес, начиная с нуля.
Требование контроля на честность заключается в том, что
количество включенных битов а байте всегда должно быть не
четно. Контрольный бит для буквы A будет иметь значение еди-
ница, а для символа * - ноль. Когда команда обращается к
Ассемблер для IBM PC 2
байту в памяти, компьютер проверяет этот байт. Если число
включенных битов является четным, система выдает сообщение
об ошибке. Ошибка четности может явится результатом сбоя
оборудования или случайным явлением, в любом случае, это
бывает крайне редко.
Может появится вопрос, откуда компьютер "знает", что
значения бит 01000001 представляют букву A. Когда на клавиа
туре нажата клавиша A, система принимает сигнал от этой
конкретной клавиши в байт памяти. Этот сигнал устанавливает
биты в значения 01000001. Можно переслать этот байт в памяти
и, если передать его на экран или принтер, то будет
сгенерирована буква A.
По соглажению биты в байте пронумерованы от 0 до 7 справа
налево, как это показано для буквы A:
Номера бит: 7 6 5 4 3 2 1 0
Значения бит: 0 1 0 0 0 0 0 1
Число 2 в десятой степени равно 1024, что составляет
один килобайт и обозначается буквой К. Например, компьютер с
памятью в 512К содержит 512 х 1024, т.е. 524288 байт.
Процессор в PC и в совместимых моделях использует 16-
битовую архитектуру, поэтому он имеет доступ к 16-битовым
значениям как в памяти, так и в регистрах. 16-битовое
(двухбайтовое) поле называется словом. Биты в слове
пронумерованы от 0 до 15 справа налево, как это показано для
букв PC:
Номера бит: 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Значения бит: 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1
ASCII КОД
------------------------------------------------------------
Для целей стандартизации в микрокомпьютерах используется
aмериканский национальный стандартный код для обмена информа
цией ASCII (American National Standard Code for Information
Interchange). Читается как "аски" код (прим. переводчика).
Именно по этой причине комбинация бит 01000001 обозначает
букву A. Наличие стандартного кода облегчает обмен данными
между различными устройствами компьютера. 8-битовый
рассширенный ASCII-код, используемый в PC обеспечивает
представление 256 символов, включая символы для нацио
нальных алфавитов. В приложении 1 приведен список символов
ASCII кода, а в главе 8 показано как вывести на экран боль
шинство из 256 символов.
ДВОИЧНЫЕ ЧИСЛА
------------------------------------------------------------
Ассемблер для IBM PC 3
Так как компьютер может различить только нулевое и единич
ное состояние бита, то он работает системе исчисления с
базой 2 или в двоичной системе. Фактически бит унаследовал
cвое название от английского "BInary digiT" (двоичная
цифра).
Сочетанием двоичных цифр (битов) можно представить любое
значение. Значение двоичного числа определяется относитель
ной позицией каждого бита и наличием единичных битов. Ниже
показано восьмибитовое число содержащее все единичные биты:
Позиционные веса: 128 64 32 16 8 4 2 1
Включенные биты: 1 1 1 1 1 1 1 1
Самый правый бит имеет весовое значение 1, следующая цифра
влево - 2, следующая - 4 и т.д. Общая сумма для восьми еди
ничных битов в данном случае составит 1 + 2 + 4 + ... + 128,
или 255 (2 в восьмой степени - 1).
Для двоичного числа 01000001 единичные биты представляют
значения 1 и 64, т.е. 65. Но 01000001 представляет также
букву A! Действительно, здесь момент, который необходимо
четко уяснить. Биты 01000001 могут представлять как число
65, так и букву A:
- если программа определяет элемент данных для арифмети
ческих целей, то 01000001 представляет двоичное число
эквивалентное десятичному числу 65;
- если программа определяет элемент данных (один или бо
лее смежных байт), имея в виду описательный характер,
как, например, заголовок, тогда 01000001 представляет
собой букву или "строку".
Пи програмировании это различие становится понятным, так
как назначение каждого элемента данных определено.
Двоичное число неограничено только восьмью битами. Так
как процессор 8088 использует 16-битовую архитектуру, oн
автоматически оперирует с 16-битовыми числами. 2 в степени
16 минус 1 дает значение 65535, а немного творческого
программирования позволит обрабатывать числа до 32 бит (2 в
степени 32 минус 1 равно 4294967295) и даже больше.
Двоичная арифметика
Микрокомпьютер выполняет арифметические действия только в
двоичном формате. Поэтому программист на языке ассемблера
должен быть знаком с двоичным форматом и двоичным сложением:
0 + 0 = 0
1 + 0 = 1
1 + 1 = 10
1 + 1 + 1 = 11
Ассемблер для IBM PC 4
Обратное внимание на перенос единичного бита в последних
двух операциях. Теперь, давайте сложим 01000001 и 00101010.
Букву A и символ *? Нет, число 65 и число 42:
Двоичные Десятичные
01000001 65
00101010 42
01101011 107
Проверьте, что двоичная сумма 01101011 действительно
равна 107. Рассмотрим другой пример:
Двоичные Десятичные
00111100 60
00110101 53
01110001 113
Отрицательные числа
Все представленные выше двоичные числа имеют положитель
ные значения, что обозначается нулевым значением самого
левого (старшего) разряда. Отрицательные двоичные числа
содержат единичный бит в старшем разряде и выражаются двоич
ным дополнением. Т.е., для представления отрицательного
двоичного числа необходимо инвертировать все биты и
прибавить 1. Рассмотрим пример:
Число 65: 01000001
Инверсия: 10111110
Плюс 1: 10111111 (равно -65)
Если прибавить единичные значения к числу 10111111, 65 не
получится. Фактически двоичное число считается отрицатель
ным, если его старший бит равен 1. Для определения абсолют
ного значения отрицательного двоичного числа, необходимо
повторить предыдущие операции: инвертировать все биты и
прибавить 1:
Двоичное значение: 10111111
Инверсия: 01000000
Плюс 1: 01000001 (равно +65)
Сумма +65 и -65 должна составить ноль:
01000001 (+65)
10111111 (-65)
(1)00000000
Ассемблер для IBM PC 5
Все восемь бит имеют нулевое значение. Перенос единичного