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]

Хых, как всегда ты на шаг впереди ;) конеечно, у тебя инет дневной ; )))))

Прерывания. дубль 2

Команда INT прерывает обработку программы, передает управление в DOS или BIOS для определенного действия и затем возвращает управление в прерванную программу для продолжения обработки. Наиболее часто прерывание используется для выполнения операций ввода или вывода. Для выхода из программы на обработку прерывания и для последующего возврата команда INT выполняет следующие действия:

• уменьшает указатель стека на 2 и заносит в вершину стека содержимое флагового регистра;
• очищает флаги TF и IF;
• уменьшает указатель стека на 2 и заносит содержимое регистра CS в стек;
• уменьшает указатель стека на 2 и заносит в стек значение командного указателя;
• обеспечивает выполнение необходимых действий;
• восстанавливает из стека значение регистра и возвращает управление в прерванную программу на команду, следующую после INT.

Этот процесс выполняется полностью автоматически.

Каждое прерывание зафиксировано за серией схожих задач, например прерывание 10h - работа с видео, 21h - набор DOS функций 13h - работа с винчестером, и т.д.

При обращении к прерываниям мы устанавливаем номер вызываемой функции в AH, в остальные же регистры мы помещаем параметры вызываемой функции, которые - как и возвращение результата зависят от спецификации функции.

ВЫВОД СТРОКИ НА ЭКРАН (DOS прерывание)

Вывод на экран в базовой версии DOS требует определения текстового сообщения в области данных, установки в регистре AH значения 09 (вызов функции вывода на экран) и указания команды DOS INT 21H. В процессе выполнения операции конец сообщения определяется по ограничителю ($), как это показано ниже:

var 
	str:string;
begin
	str:='Имя покупателя?$';
	asm
		MOV  AH,09	{Запрос вывода на экран}
		LEA  DX,str	{Загрузка адреса сообщ}
		INC  DX		{поскольку Str[0] содержит размер строки, его вывод нам не интересен}
		INT  21H	{Вызов DOS}
	end;
end.

Знак ограничителя "$" можно кодировать непосредственно внутри строки: 'Имя покупателя?$', или прибавлять в процессе обработки.

Используя данную операцию, нельзя вывести на экран символ доллара "$". Кроме того, если знак доллара будет отсутствовать в конце строки, то на экран будут выводиться все последующие символы, пока знак "$" не встретиться в памяти.

Команда LEA загружает адрес области NAMPRMP в регистр DX для передачи в функцию адреса выводимой информации. Адрес поля STR, загружаемый в DX по команде LEA, является относительным, поэтому для вычисления абсолютного адреса данных DOS складывает значения регистров DS и DX (DS:DX), поэтому в тех случаях, когда данные хранятся не в основном сегменте данных необходимо изменить значение сегмента DS на нужный:

Procedure Pr(Str: String);
begin
	Str:=Str+'$';
	asm
		{ !!! в программе относительно ds отсчитываются все данные, 
		поэтому его при использовании надо сохранять а затем  восстанавливать }
		push ds		{сохраняем DS}
		mov ax,ss	{вот оно - строка Str лежит в стеке, это мы и указываем}
		mov ds,ax
		xor ax,ax
		mov ah,9
		lea dx, Str	{загружаем в DX смещение STR относительно SS}
		inc dx		{тоже что и в прошлом примере} 
		int 21h		{вызываем}
		pop ds		{восстанавливаем DS}
	end;
end;

РАСШИРЕННЫЙ ВВОД ДАННЫХ С КЛАВИАТУРЫ: (DOS прерывание)

Расширенный ввод - значит с ограничением по количеству символов.

Процедура ввода данных с клавиатуры проще, чем вывод на экран. Для ввода, использующего базовую DOS, область ввода требует наличия списка параметров, содержащего поля, которые необходимы при выполнении команды INT. Во-первых, должна быть определена максимальная длина вводимого текста. Это необходимо для предупреждения пользователя звуковым сигналом, если набран слишком длинный текст; символы, превышающие максимальную длину, не принимаются. Во-вторых, в списке параметров должно быть определенное поле, куда команда возвращает действительную длину введенного текста в байтах.

Ниже приведен пример, в котором определен список параметров для области ввода. Первый байт содержит максимальную длину вводимых данных. Так как это однобайтовое поле, то возможное максимальное значение его - шест. FF или 255. Второй байт необходим DOS для занесения в него действительного числа введенных символов. Третьим байтом начинается поле, которое будет содержать введенные символы.

	MAXLEN: byte	{ Максимальная длина }
	ACTLEN: byte	{ Реальная длина }
	NAMEFLD: string	{ Введенные символы}

Для запроса на ввод необходимо поместить в регистр AH номер функции - 10 (шест. 0AH), загрузить адрес списка параметров в регистр DX и выполнить INT 21H:

	MOV AH, 0AH	; Запрос функции ввода
	LEA DX, P	; Загрузить адреса списка параметров
	INT 21H		; Вызвать DOS

Команда INT ожидает, пока пользователь не введет с клавиатуры текст, проверяя при этом, чтобы число введенных символов не превышало максимального значения, указанного в списке параметров (20 в нашем примере). Для указания конца ввода пользователь нажимает клавишу Return. Код этой клавиши (шест. 0D) также заносится в поле ввода (NAMEFLD в нашем примере). Если, например, пользователь ввел имя BROWN (Return), то список параметров будет содержать информацию:

             дес.:  ¦20¦ 5¦ В¦ R¦ O¦ W¦ N¦ #¦  ¦  ¦  ¦  ¦ ...
             шест.: ¦14¦05¦42¦52¦4F¦57¦4E¦0D¦20¦20¦20¦20¦ ...

Во второй байт списка параметров (ACTLEN в нашем примере) команда заносит длину введенного имени - 05. Код Return находится по адресу NAMEFLD + 5. Символ # использован здесь для индикации конца данных, так как шест. 0D не имеет отображаемого символа. Поскольку максимальная длина в 20 символов включает шест. 0D, то действительная длина вводимого текста может быть только 19 символов.

uses crt;
var str: string;

function readstr(maxlen: byte): string;
type
  param = 
    record
      MAXLEN,
      ACTLEN: byte;
      NAMEFLD: array[0 .. 254] of char;
    end;

var p: param;
begin
  P.MAXLEN := MAXLEN+1;
  asm
    PUSH DS
    MOV AX, ss
    MOV DS, AX
    MOV AH, 0AH	{ Запрос функции ввода }
    LEA DX, p		{ Загрузить адреса списка параметров }
    INT 21H		{ Вызвать DOS }
    POP DS
  end;
  READSTR:=P.NAMEFLD;
  READSTR[0]:=CHAR(P.ACTLEN);
end;

begin
  clrscr;
  str:='12';
  str:=readstr(5);
  clrscr;
  write(str);
end.