Table Of ContentПитер Абель
АССЕМБЛЕР И ПРОГРАММИРОВАНИЕ ДЛЯ IBM PC
Технологический институт Британская Колумбия
Peter Abel
IBM PC ASSEMBLER LANGUAGE AND PROGRAMMING
British Columbia Institute of Technology
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие переводчика
Предисловие
1. Введение в семейство персональных компьютеров IBM PC
Введение
Биты и байты
ASCII код
Двоичные 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
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
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
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
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 (&)
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-интерпретатор - 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
Введение
Обозначение регистров
Байт способа 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
ПРЕДИСЛОВИЕ ПЕРЕВОДЧИКА
__________________________________________________________________________
Книга представляет собой учебник по программированию на языке
Ассемблера для персональных компьютерах, совместимых с IBM PC,
адресованный прежде всего начинающим. Обилие примеров и исходных текстов
программ представляет несомненное достоинство книги, позволяющее начинать
практическое программирование уже с первых страниц книги. Профессиональные
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 организация компьютера IBM PC" (1987),
В.Л.Григорьева "Программирование 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 интегрированной системе
Framework.
Автор перевода благодарен всем, кто оказал помощь при вводе рукописи
на машинные носители. Особую признательность автор перевода выражает своей
жене.
ПРЕДИСЛОВИЕ
__________________________________________________________________________
Появление микропроцессоров в 60-х годах cвязано с разработкой
интегральных схем (ИС). Интегральные схемы объединяли в себе различные
электронные 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
микропроцессоров.
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 совместимость с 8080 и являлся
значительным продвижением вперед в данной области. Для поддержки более
простых устройств и обеспечения 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 повыcили мощность вычислений. Микропроцессор
80286, установленный в компьютерах IBM AT появился в 1984 году. Все эти
процессоры имеют отношение к развитой архитектуре процессоров фирмы Intel
и обозначаются как iAPX 86, iAPX 88, iAPX 86, iAPX286 и iAPX386, где APX -
Intel Advanced Processor Architecture.
Распространение микрокомпьютеров послужило причиной пеpесмотра
отношения к языку ассемблера по двум основным причинам. Во-первых,
программы, написанные на языке ассемблера, требуют значительно меньше
памяти и времени выполнения. Во-вторых, знание языка ассемблера и
результирующего машинного 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 программу на языке ассемблера для конкретного компьютера, следует
знать его архитектуру и данная книга содержит весь необходимый базовый
материал. Для работы кроме этого материала и cоответствующих знаний
необходимы следующее:
- Доступ персональному компьютеру IBM PC или совместимому с ним
c оперативной памятью - минимум 64К и одним дисководом. Лучше, но не
обязательно, если будет дополнительная память и второй дисковод или
винчестер.
- Знакомство с руководством по IBM PC.
- Дискета, содержащая транслятор с языка ассемблера,
предпочтительно, но не обязательно, последней версии.
- Копию операционной системы PC-DOS или MS-DOS, лучше последней
версии.
Cледующее является не обязательным для данной темы:
- Опыт программирования. Хотя эти знания могут помочь быстрее
освоить некоторые идеи программирования, они не обязательны.
- 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 моделей 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
многопользовательском режиме. Рассмотрение профессиональной операционной
системы UNIX и ее аналога для PC XENIX выходит за рамки данной книги.
Подход к книге
----------------
Данная книга преследует 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.
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 устpойство персонального компьютера;
- понимать коды машинного языка и шестнадцатиричный формат;
- понимать назначение отдельных шагов при ассемблировании,
компановке и выполнении;
- писать программы на языке ассемблера для управления экраном,
арифметических действий, преобразования ASCII кодов в двоичные
форматы, табличного поиска и сортировки, 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.
ГЛАВА 1 Введение в семейство персональных компьютеров IBM PC
__________________________________________________________________________
Ц е л ь: объяснить особенности технических средств микрокомпьютера и
организации программного обеспечения.
ВВЕДЕНИЕ
________________________________________________________________
Написание ассемблерных программ требует знаний организации 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 сегментов для
определения данных, для машинных команд и для сегмента, названного стеком,
для хранения адресов. Для выполнения арифметических действий, пересылки
данных и адресации компьютер имеет ряд регистров. Данная глава содержит
весь необходимый материал по этим элементам компьютера, так что вы сможете
продвинутся к гл.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 четность. 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 единица, а для символа * - ноль. Когда
команда обращается к 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 клавиатуре 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 соглашению 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
________________________________________________________________
