Системное программирование

1) указать Ассемблеру, какие cегментные регистры должны  соответствовать сегментам; 

 

2) сохранить  в стеке адрес, находящийся  в регистре DS, когда программа  начнет выполнение;

3) записать в  стек нулевой адрес;

4) загрузить  в регистр DS адрес сегмента  данных.

Выход из программы  и возврат в DOS сводится к использованию  команды RET.

Ассоциируя сегменты с сегментными регистрами, Ассемблер сможет определить смещения к отдельным областям в каждом сегменте. Например, каждая команда в сегменте кодов имеет определенную длину: первая команда имеет смещение 0, и если это двухбайтовая команда, то вторая команда будет иметь смещение 2 и так далее.

Загрузочному  модулю в памяти непосредственно  предшествует 256-байтовая (шест.100) область, называемая префиксом программного сегмента PSP. Программа загрузчика использует регистр DS для установки адреса начальной точки PSP. Пользовательская программа должна сохранить этот адрес, поместив его в стек. Позже, команда RET использует этот адрес для возврата в DOS.

В системе требуется, чтобы следующее значение в стеке  являлось нулевым адресом (точнее, смещением). Для этого команда SUB очищает регистр AX, вычитая его из этого же регистра AX, а команда PUSH заносит это значение в стек.

Загрузчик DOS устанавливает  правильные адреса стека в регистре SS и сегмента кодов в регистре CS. Поскольку программа загрузчика использует регистр DS для других целей, необходимо инициализировать регистр DS двумя командами MOV.

Команда RET обеспечивает выход из пользовательской программы  и возврат в DOS, используя для  этого адрес, записанный в стек в  начале программы командой PUSH DS. Другим обычно используемым выходом является команда INT 20H.

Системный загрузчик  при загрузке программы с диска  в память для выполнения устанавливает  действительные адреса в регистрах SS и CS. Программа не имеет сегмента данных, так как в ней нет  определения данных и, соответственно, в ASSUME нет необходимости ассигновать pегистр DS.

Команды PUSH, SUB и PUSH выполняют стандартные действия для инициализации стека текущим  адресом в регистре DS и нулевым  адресом. Поскольку, обычно, программа  выполняется из DOS, то эти команды обеспечивают возврат в DOS после завершения программы. (Можно также выполнить программу из отладчика, хотя это особый случай).

Важно:

u Не забывайте ставить символ «точка с запятой» перед комментариями.

u Завершайте каждый сегмент директивой ENDS, каждую процедуру — директивой ENDP, а программу — директивой END.

u В директиве ASSUME устанавливайте соответствия между сегментными регистрами и именами сегментов.

u Для EXE-программ обеспечивайте не менее 32 слов для стека, соблюдайте соглашения по инициализации стека командами PUSH, SUB и PUSH и заносите в регистр DS адрес сегмента данных. 

Лекция 9. 
Ввод и выполнение программ

4

Ввод программы

Исходный текст  программы, предназначенный для  ввода с помощью текстового редактора  можно ввести при помощи DOS EDLIN или другого текстового редактора. Для ввода исходной программы наберите команду:

EDLIN имя программы.ASM [Enter]

В результате DOS загрузит EDLIN в памяти и появится сообщение «New file» и приглашение  «*-». Введите команду I для ввода  строк, и затем наберите каждую ассемблерную команду.

Хотя число  пробелов в тексте для Ассемблера не существенно, старайтесь записывать метки, команды, операнды и комментарии, выровненными в колонки, программа  будет более yдобочитаемая. Для этого  в EDLIN используется табуляция через каждые восемь позиций.

После ввода  программы убедитесь в ее правильности. Затем наберите E (и Enter) для завершения EDLIN. Можно проверить наличие программы  в каталоге на диске, введите:

DIR (для всех файлов)

или

DIR имя программы.ASM (для одного файла)

В случае, если предполагается ввод исходного текста большего объема, то лучшим применением будет полноэкранный  редактор. Для получения распечатки программы включите принтер и  установите в него бумагу. Вызовите программу PRINT. DOS загрузит программу в память и распечатает текст на принтере:

PRINT имя программы.ASM [Enter]

Программа еще  не может быть выполнена — прежде необходимо провести ее ассемблирование  и компоновку.

4

Подготовка программы для выполнения

После ввода  на диск исходной программы необходимо проделать два основных шага, прежде чем программу можно будет выполнить. Сначала необходимо ассемблиpовать программу, а затем выполнить компоновку. Программисты на языке бейсик могут выполнить программу сразу после ввода исходного текста, в то время как для Ассемблера и компилярных языков нужны шаги трансляции и компоновки.

Шаг ассемблирования  включает в себя трансляцию исходного  кода в машинный объектный код  и генерацию OBJ-модуля. OBJ-модуль уже  более приближен к исполнительной форме, но еще не готов к выполнению.

Шаг компоновки включает преобразование OBJ-модуля в EXE (исполнимый) модуль, содержащий машинный код. Программа LINK, находящаяся на диске DOS, выполняет следующее:

1. Завершает  формирование в OBJ-модуле адресов,  которые остались неопределенными после ассемблирования. Во многих следующих программах такие адреса Ассемблер отмечает как R.

2. Компонует, если необходимо, более одного отдельно ассемблированного  модуля в одну загрузочную  (выполнимую) программу; возможно  две или более ассемблерных программ или ассемблерную программу с программами, написанными на языках высокого уровня, таких как Паскаль или Бейсик.

3. Инициализирует EXE-модуль  командами загрузки для выполнения.

После компоновки OBJ-модуля (одного или более) в EXE-модуль, можно выполнить EXE-модуль любое число раз. Но, если необходимо внести некоторые изменения в EXE-модуль, следует скорректировать исходную программу, ассемблировать ее в другой OBJ-модуль и выполнить компоновку OBJ-модуля в новый EXE-модуль. Даже, если эти шаги пока остаются непонятными, вы обнаружите, что, получив немного навыка, весь процесс подготовки EXE-модуля будет доведен до автоматизма. Заметьте: определенные типы EXE-программ можно преобразовать в очень эффективные COM-программы.

4

Ассемблирование программы

Для того, чтобы  выполнить исходную ассемблерную программу, необходимо прежде провести ее ассемблирование  и затем компоновку. На дискете  с ассемблерным пакетом имеются  две версии aссемблера. ASM.EXE — сокращенная  версия с отсутствием некоторых незначительных возможностей и MASM.EXE — полная версия. В случае, если размеры памяти позволяют, то используйте версию MASM.

Простейший вариант вызова программы ассемблирования —  это ввод команды MASM (или ASM), что приведет к загрузке программы Ассемблера с диска в память. На экране появится:

source filename [.ASM]:

object filename [filename.OBJ]:

source listing [NUL.LST]:

cross-reference [NUL.CRF]:

Курсор при  этом расположится в конце первой строки, где необходимо указать имя  файла. Не следует набирать тип файла ASM, так как Ассемблер подразумевает это.

Во-втором запросе предполагается аналогичное имя файла (но можно  его заменить).

Третий запрос предполагает, что листинг ассемблирования  программы не требуется.

Последний запрос предполагает, что листинг перекрестных cсылок не требуется.

В случае, если вы хотите оставить значения по умолчанию, то в трех последних запросах просто нажмите Enter.

Всегда необходимо вводить имя исходного файла  и, обычно, запрашивать OBJ-файл — это  требуется для компоновки программы в загрузочный файл.

Возможно потребуется  указание LST-файла, особенно, если необходимо проверить сгенерированный машинный код. CRF-файл полезен для очень  больших программ, где необходимо видеть, какие команды ссылаются  на какие поля данных. Кроме того, Ассемблер генерирует в LST-файле номера строк, которые используются в CRF-файле.

Ассемблер преобразует  исходные команды в машинный код  и выдает на экран сообщения о  возможных ошибках. Типичными ошибками являются нарушения ассемблерных соглашений по именам, неправильное написание команд (например, MOVE вместо MOV), а также наличие в опеpандах неопределенных имен. Программа ASM выдает только коды ошибок, которые объяснены в руководстве по Ассемблеру, в то время как программа MASM выдает и коды ошибок, и пояснения к ним. Всего имеется около 100 сообщений об ошибках.

Ассемблер делает попытки скорректировать некоторые  ошибки, но в любом случае следует  перезагрузить текстовый редактор, исправить исходную программу и  повторить ассемблирование.

Листинг содержит не только исходный текст, но также слева транслированный машинный код в шестнадцатеричном формате. В самой левой колонке находится шест.адреса команд и данных.

За листингом  ассемблирования программы следует  таблица идентификаторов. Первая часть  таблицы содержит определенные в программе сегменты и группы вместе с их размером в байтах, выравниванием и классом.

Вторая часть  содержит идентификаторы — имена  полей данных в сегменте данных и  метки, назначенные командам в сегменте кодов. Для того, чтобы Ассемблер не создавал эту таблицу, следует указать параметр /N вслед за командой MASM, то есть:

MASM/N

Двухпроходный Ассемблер

В процессе трансляции исходной программы Ассемблер делает два просмотра исходного текста, или два прохода. Одной из основных причин этого являются ссылки вперед, что происходит в том случае, когда в некоторой команде кодируется метка, значение которой еще не определено Ассемблером.

В первом проходе  Ассемблер просматривает всю  исходную прогpамму и строит таблицу  идентификаторов, используемых в программе, то есть, имен полей данных и меток программы и их относительных aдресов в программе. В первом проходе подчитывается объем объектного кода, но сам объектный код не генерируется.

Во втором проходе  Ассемблер использует таблицу идентификаторов, построенную в первом проходе. Так как теперь уже известны длины и относительные адреса всех полей данных и команд, то Ассемблер может сгенерировать объектный код для каждой команды. Ассемблер создает, если требуется, файлы: OBJ, LST и CRF.

4

Компоновка программы

В случае, если в  результате ассемблирования не обнаружено ошибок, то cледующий шаг — компоновка объектного модуля. Файл имяпрограммы.OBJ содержит только машинный код в шестнадцатеричной  форме. Так как программа может  загружаться почти в любое  место памяти для выполнения, то Ассемблер может не определить все машинные адреса. Кроме того, могут использоваться другие (под) программы для объединения с основной. Назначением программы LINK является завершение определения адресных ссылок и объединение (если требуется) нескольких программ.

Для компоновки ассемблированной программы введите  команду LINK и нажмите клавишу Enter. После загрузки в память, компоновщик выдает несколько запросов (аналогично MASM), на которые необходимо ответить:

Object Modules [.OBJ]: имя программы

Компонует имя  программы.OBJ

Run file [имя программы.EXE]:

Создает имя  программы.EXE

List file [NUL.MAP]: CON

Создает имя  программы.MAP

Libraries [.LIB]: [Enter]

По умолчанию

Первый запрос — запрос имен объектных модулей  для компоновки, тип OBJ можно опустить.

Второй запрос — запрос имени исполнимого модуля (файла), (по умолчанию имя программы.EXE). Практика сохранения одного имени (при  разных типах) файла упрощает работу с программами.

Третий запрос предполагает, что LINK выбирает значение по yмолчанию — NUL.MAP (то есть, MAP отсутствует). MAP-файл содержит таблицу имен и размеров сегментов и ошибки, которые обнаружит LINK. Типичной ошибкой является неправильное определение сегмента стека. Ответ CON предполагает, что таблица будет выведена на экран, вместо записи ее на диск. Это позволяет сэкономить место в дисковой памяти и сразу просмотреть таблицу непосредственно на экране.

Для ответа на четвертый  запрос — нажмите Enter, что укажет компоновщику LINK принять остальные параметры по yмолчанию.

На данном этапе  единственной возможной ошибкой  может быть yказание неправильных имен файлов. Исправить это можно  только перезапуском программы LINK.

4

Выполнение программы

После ассемблирования  и компоновки программы можно (наконец-то!) выполнить ее. В случае, если EXE-файл находится на дисководе C, то выполнить ее можно командой:

C:имя программы.EXE или C:имя программы

DOS предполагает, что файл имеет тип EXE (или  COM), и загружает файл для выполнения. Но так как наша программа  не вырабатывает видимых результатов, выполним ее трассировкой под отладчиком DEBUG. Введите:

DEBUG C:имя программы.EXE

В результате DOS загрузит программу DEBUG, который, в свою очередь, загрузит требуемый EXE-модуль. После этого отладчик выдаст дефис (-) в качестве приглашения. Для просмотра сегмента стека введите

D SS:0

Эту область  легко узнать по 12-кратному дублированию константы STACKSEG. Для просмотра сегмента кода введите

D CS:0

Введите R для  просмотра содержимого регистров  и выполните прогpамму с помощью  команды T (трассировка). Обратите внимание на воздействие двух команд PUSH на стек — в вершине стека теперь находится содержимое регистра DS и нулевой адрес.

В процессе пошагового выполнения программы обратите внимание на содержимое регистров. Когда вы дойдете  до команды RET, можно ввести Q (Quit — выход) для завершения работы отладчика.