Азы (встроенный ассемблер), Может кому интересно... Опции

[BlackShadow]

От нечего делать опишу основные моменты при программировании на встроенном ассемблере в Паскале.

Есть 2 способа задействовать эту замечательную возможность:

1. Заключить код на ассемблере между словами asm и end
2. Написать процедуру с указанием директивы Assembler, что в принципе не сильно отличается от первого варианта, т.к. код по прежнему находится между asm и end

Зачем это нужно?
Ну, на самом деле применений целое море, о чём можно убедиться полистав этот раздел форума.

Рассмотрим вопрос адресации в реальном режиме (именно он используется "by def" при компиляции в BP).

Адрес состоит из двух частей: сегментной части и смещения. Обе части являются 16-ти разрядными двоичными числами или, что на практике и применяется, 4-х разрядными шестнадцатиричными.

Рассмотрим пример и на нём разберёмся, что и какая часть значит:

Пусть сегментная часть (далее Seg) = $ABCD, а смещение (далее Ofs) = $1234. Это означает, что эта пара Seg:Ofs хранит следующий адрес Seg * $10 + Ofs = $ABCD * $10 + $1234 = $ABCD0 + $1234 = $ACF04. Как легко заметить, пользуясь таким способом адресации мы можем указать адрес любой ячейки памяти в пределах первого мегабайта ($00000..$FFFFF) и даже чуть-чуть больше, но это не имеет значения, т.к. процессор в реальном режиме даёт доступ только к первому МБ.

Возникает естественный вопрос: а зачем нужен этот геморрой, и почему нельзя просто указывать полный адрес? А вот нельзя. А потому, что процессор при работе с памятью опирается на информацию, которая хранится в его регистрах, а т.к. мы используем 16-битный вариант команд, то, соответственно, в 1 регистр более 16 бит (4 16-ричные цифры) не впихнуть. Поэтому и приходится использовать 2 регистра: сегментный и какой-нибудь, который можно использовать для адресации.

Рассмотрим предназначение регистров процессора:

• CS - Code Segment, сегмент кода. В этом регистре хранится сегментная часть адреса исполняемой команды.
• DS - Data Segment, сегмент данных. Тут хранится сегментная часть адреса тех данных программы, которыми она пользуется в текущий момент.
• SS - Stack Segment, сегмент стека. Хранит -||- области памяти, которая сейчас используется как стек.
• ES - Extended Segment, дополнительный сегмент. Используется для того, чтобы программа могла использовать данные хотя бы из 2 участков памяти, которые не находятся рядом (например, в DS $1000, а в ES - $F000), а так же для некоторых команд, но об этом не сейчас.
• AX - Accumulator, регистр общего назначения, т.е. можно его использовать как угодно, но отведён на математические вычисления, т.к. некоторые команды требуют того, чтобы их операнд находился именно в AX, а некоторые команды с использованием AX выглядят на байт короче после компиляции, нежели с каким-нибудь другим регистром.
• BX - Base, тоже регистр общего назначения, но его конёк в том, что его можно использовать для адресации, т.е. число, хранящееся в нём при необходимости может быть расценено, как часть адреса - смещение.
• CX - Counter, выделяется от остальных общих регистров тем, что команда реализации циклов (ну ещё пара, но куда реже) предполагает свой аргумент именно в CX. Т.е. при программировании на ассемблере CX выступает в роли Паскалевского i
• DX - Data. Просто регистр общего назначения. Такой на всякий случай - ничего специфического в нём нет.
• IP - Instruction Pointer. Этот регистр хранит смещение текущей команды, т.е. пара CS:IP указывает на команду в памяти, которая вот-вот будет выполнена процессором.
• SP - Stack Pointer. Хранит смещение верхушки стека (SS:SP). Очень важное значение, т. к. процессор при обработке команд работы со стеком рассчитывает именно на этот регистр.
• BP - Base Pointer. Регистр для хранения смещения. Как правило используется в процедурах для адресации переменных через стек. Отличается от SP тем, что процессору его значение не особо интересно, но адресация через этот регистр идёт так же по SS (если не указать другой).
• SI, DI - Source Index и Destination Index. Два регистра предназначенные для хранения смещений. Особенностью их является то, что некоторые команды рассчитывают, что их операнды хранятся именно тут.

Средствами паскаля мы можем подучить текущие значения регистров DS (функция DSeg), SS (SSeg) и CS (CSeg).

Теперь давайте рассмотри примитивный набор команд.

mov dst, src копирует значение src в dst. Есть один важный момент: командой mov нельзя скопировать значение одной переменной в другую за один приём.

Примеры: (Показать/Скрыть)

mov AX, 4
mov BX, AX
mov [A], BX
mov [word ptr B], 5

Заметим, что в последнем примере появились слова word ptr. Это необходимо для того, чтобы указать компилятору как что надо расценивать его операнды (в нашем случае - слова), т. к. ни имя переменной ни число 5 не говорят ему о размерах операндов.

inc p увеличивает на 1 значение операнда. После компиляции эта команда занимает меньше места чем команда прибавления единицы.

Примеры: (Показать/Скрыть)

inc DX
inc [word ptr C]
inc 5 ; естественно ошибка.

dec p соответственно уменьшает операнд на 1.

add dst, src прибавляет к src значение dst. Результат сохраняется в dst, так что просто число там написать нельзя.

Примеры: (Показать/Скрыть)

add AX, BX
add AX, [d]
add [byte ptr E], 127

sub dst, src вычитает из dst значение src.

mul n умножает значение регистра AL (AX) на n. Если n размером в 1 байт, то происходит следующее: AX = AL * n, если же слово, то старшие 16 бит произведения сохраняются в DX, а младшие в AX, т. е., умножив AX=$1010 на $100 получим в DX $0010 и в AX $1000.

Примеры: (Показать/Скрыть)

mul BL
mul [word ptr F]

div n делит значение в AX (DX:AX, как в команде mul) на n. При этом остаток сохраняется в AH (DX), а целая часть от деления в AL (AX).

Например: (Показать/Скрыть)

mov AX, 11
mov BX, 3
mov DX, 0	; AX=11, BX=3, DX=0
div BX	; AX=3, BX=3, DX=2
div BL	; AL=3, AH=0, BX=3, DX=2

cmp a, b - сравнивает значения a и b и устанавливает флаги процессора в соответствии с результатом сравнения.

Например: (Показать/Скрыть)

cmp AX, BX
cmp [word ptr G], 4

jmp L - команда безусловного перехода на метку L. То что в BP называется GoTo.

Например: (Показать/Скрыть)

JMP L

j<cc> L - серия команд условного перехода. Тут <cc> определяет условия перехода:

• jz, je - переход, если равно
• jb - переход, если меньше (числа расцениваются как беззнаковые)
• ja - переход, если больше (числа расцениваются как беззнаковые)
• jl - переход, если меньше (числа расцениваются как знаковые)
• jg - переход, если больше (числа расцениваются как знаковые)

Также допускаются комбинации с буквой n (отрицание) и e (равенство).

Например: (Показать/Скрыть)

cmp AX, 5
jnae L1	; Переход, если не более или равно. Проще JB
jz L2		; Если AX = 5

Так же есть несколько иных условий перехода, но данном этапе они не нужны.

Рассмотрим ещё команду loop L она сравнивает CX с 0 и, если он отличен, то уменьшает его на 1 и делает переход на указанную метку.

Пример: (Показать/Скрыть)

  mov CX, 5
L3:
  inc AX
  loop L3	; Пять раз увеличит AX на 1

Теперь для закрепления сказанного рассмотрим реализацию вычисления факториала:

Function Factorial(n: Integer): Integer; Assembler;
Asm
	mov CX, [n]	{Проверим, может n<0?}
	cmp CX, 0	{Сравним с 0}
	jl @@1		{Если меньше, то считать не будем}
	mov AX, 1	{Начальное произведение}
@@2:			{В CX мы уже загрузили кол-вл итераций, так что к циклу готовы}
	mul CX		{Домножим текущее произведение на значение счётчика}
	loop @@2	{И продолжим цикл}
	jmp @@3		{Произведение вычислено - можно выходить из функции}
@@1:			{А, если попросили вычислить факториал отрицательного числа}
	mov AX, 0	{То вернём 0}
End;

Var n: Integer;
Begin
  ReadLn(n);
  WriteLn(Factorial(n))
End.

Стоит объяснить ещё и то, как возвращаются значения функций. Это всё зависит от типа результата:
Byte, Char - через AL
Word, Integer - через AX
LongInt - старшая часть в DX, а младшие 16 бит в AX.
Pointer - сегментная часть в DX, смещение - AX.
Остальные типы возвращаются более извращённым способом...

Так же отмечу, что убрав проверку на <0 можно переписать эту функцию так:

Function Factorial(n: Integer): Integer; Assembler;
Asm
	mov CX, [n]
	mov AX, 1
@@1:
	mul CX
	loop @@1
End;

Правда проблема переполнения остаётся, но зато покажите мне компилятор, который стандартное

Function Factorial(n: Integer): Integer;
Var
  i, Res: Integer;
Begin
  Res:=1;
  For i:=2 To n Do
    Res:=Res*n
  Factorial:=Res
End;

скомпилирует вот так вот красиво...

[Dark]

Флаги

В архитектуре компьютера существует флаговый регистр FLAGS, занимающий 16 бит (начиная с процессора 80386 этот регистр расширен до 32-х битного EFLAGS, но его младшее слово по прежнему называется FLAGS для совместимости с 8086/80286), и содержащий значения флагов, которые управляются различными командами для индикации состояния операции. Флаги содержат значение до тех пор, пока другая операция не поменяет их состояния.

Всего из 16 бит используются 9.

     Номер бита:  15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00
     Флаг:         *  *  *  *  O  D  I  T  S  Z  *  A  *  P  *  C

ОПИСАНИЕ(Справа налево) :

• С: CF (Carry Flag) - флаг переноса.
  Содержит значение "переносов" (0 или 1) из старшего разряда при арифметических операциях и некоторых операциях сдвига и циклического сдвига;
  
• P: PF (Parity Flag) - флаг четности.
  Проверяет младшие восемь бит результатов операций над данными.
  Нечетное число бит приводит к установке этого флага в 0, а четное - в 1 (не следует путать флаг четности с битом контроля на четность);
  
• A: AF (Auxiliary Carry Flag) - дополнительный флаг переноса.
  Устанавливается в 1, если арифметическая операция приводит к переносу четвертого справа бита (бит номер 3) в регистровой однобайтовой команде.
  
  Данный флаг имеет отношение к арифметическим операциям над символами кода ASCII и к десятичным упакованным полям (BCD).
  
• Z: ZF (Zero Flag) - флаг нуля.
  Устанавливается в качестве результата арифметических команд и команд сравнения. Как это ни странно, ненулевой результат приводит к установке нулевого значения этого флага, а нулевой - к установке единичного значения.
  
  Кажущееся несоответствие является, однако, логически правильным, так как 0 обозначает "нет" (т.е. результат не равен нулю), а единица обозначает "да" (т.е. результат равен нулю). Команды условного перехода JE (JNE) и JZ (JNZ) проверяют этот флаг.
  
• S: SF (SIgn Flag) - знаковый флаг.
  Устанавливается в соответствии со знаком результата (старшего бита) после арифметических операции: положительный результат устанавливает 0, а отрицательный - 1. Команды условного перехода JG (JNG) и JL (JNL) проверяют этот флаг.
  
• T: TF (Trap Flag) - флаг пошагового выполнения.
  Если этот флаг установлен в единичное состояние, то процессор переходит в режим пошагового выполнения команд, т.е. в каждый момент выполняется одна команда под пользовательским управлением.
  
• I: IF (Interrupt Flag) - флаг прерывания.
  При нулевом состоянии этого флага маскируемые прерывания запрещены, при единичном - разрешены.
  
• D: DF (Direction Flag) - флаг направления.
  Управляет строковыми инструкциями (MOVS, CMPS, SCAS, LODS, and STOS). Установка флага DF приводит к тому, что содержимое регистров SI и DI уменьшается (что приводит к обработке строк от старших адресов к младшим, т.е. справа налево).
  
  Сброс (обнуление) флага DF приводит к тому, что содержимое этих регистров увеличивается, приводя к обработке строки от младших адресов к старшим (слева направо).
  
• O: OF (Overflow Flag) - флаг переполнения.
  Фиксирует арифметическое переполнение, т.е. перенос в/из старшего (знакового) бита при знаковых арифметических операциях.

Содержимое расширенного регистра EFLAGS:

     Номер бита:  31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00
                                                 I  V  V  A  V  R     N  IOPL  O  D  I  T  S  Z     A     P     C
     Флаг:         0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  D  I  I  C  M  F  0  T        F  F  F  F  F  F  0  F  0  F  1  F
                                                    P  F

Дополнительные флаги:

• IOPL (I/O Privilege Level) - уровень привилегий ввода-вывода.
  Это двухбитовое поле используется в защищенном режиме. Биты IOPL показывают наивысшее значение текущего уровня привилегий (CPL), позволяющее выполнять команды ввода-вывода, не приводя к обработке исключения 13 или обращения к битовой карте
  
• NT (Nested Task) - вложенная задача.
  Процессор использует этот флаг для управления последовательностью прерываемых и вызываемых задач. Команда CALL временно передает управление от программы к подпрограмме. При завершении этой подпрограммы управление возобновляется с команды, следующей за командой CALL. Бит NT влияет на выполнение команды IRET.
  
• RF (Resume Flag) - флаг возобновления.
  Временно приостанавливает обработку исключений для отладки (т. е. возвращает к нормальному исполнению программы) так, что исполнение команды может быть повторено после обработки исключения для отладки, не вызывая немедленно обработку другого исключения для отладки.
  
• VM (Virtual 8086 Mode) - режим виртуального процессора 8086.
  Бит обеспечивает режим виртуального МП 8086 в защищенном режиме. Если он установлен, когда процессор находится в защищенном режиме, то МП 80386 переключается на работу в режиме виртуального МП 8086. Бит VM может быть установлен только двумя способами: 1) в защищенном режиме командой IRET, только если текущий уровень привилегий равен нулю; 2) переключением задачи на любом уровне привилегий.
  
• AC (Alignment Check flag)
• VIF (Virtual Interrupt Flag)
• VIP (Virtual Interrupt Pending flag)
• ID (IDentification flag)

Сообщение отредактировано: volvo - 19.01.2009 14:44