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...

[BlackShadow]

Текстовый ввод/вывод

Всем прекрасно известны такие незаменимые вещи как Write/WriteLn и Read/ReadLn. Очень удобные хотя бы потому, что умеют работать с неограниченным количеством параметров, а также умеющие вводить/выводить не только строки, но и числа, включая дробные. Довольно удобно, что ни говори. Но вот есть в них недостаток - ну не умеют они красным по белому. А вот захотелось мне флаг Зимбабве в текстовом режиме изобразить. Что делать? Многие, конечно, сразу вспомнят про CRT. А я напомню, что не люблю его... И про RunTime Error 200 тоже напомню... Ну, это не важно. Суть в том, что я собираюсь показать некоторые функции BIOS'а для работы с экраном в текстовом режиме и показать как их подстроить под Pascal так, чтобы не расстаться с Write'ом, забить на CRT, и получить нормальный текстовый ввод/вывод.

Все функции для работы с экраном BIOS предоставляет через INT 10h. Рассмотрим часть функций, которые подходят под тему. Остальные расскажу в другой раз. Итак:

• Функция 00h - установить видеорежим. Этой функцией можно воспользоваться и для установки графических режимов, но об этом не сейчас. А вот текстовые устанавливаются так: в AL заносится код режима (0 - 40*25 ч/б, 1 - 40*25 цв, 2 - 80*20 ч/б, 3 - 80*25 цв, 7 - 80*25 монохромный), и вызывается INT 10h. По естественным соображениям будем пользоваться 3-им режимом. Вот пример его установки:
  

  Procedure SetMode; Assembler;
  Asm
    MOV AX,$0003		{00 - номер функции, 03 - режим}
    INT 10h
  End;
  

  
  Стоит отметить, что переименовав SetMode в ClrScr мы получим именно ClrScr. Отличие только в том, что фон будет именно чёрным, а не каким-либо ещё.
• Функция 01h - изменение формы курсора. Ведь он может быть не только скромной мерцающей чёрточкой... Его ведь можно вообще убрать Параметры тут таковы: CH - начальная строчка, CL - конечная (0..1F). Таким образом записав в CH 20h мы можем спрятать курсор. Подытожим:
  

  
  Procedure CursorHide; Assembler;
  Asm
    MOV AH, 1
    MOV CH, 20h
    INT 10h
  End;
  
  Procedure CursorShow; Assembler;
  Asm
    MOV CX, $0607
    MOV AL, 1
    INT 10h
  End;
  

  
  
• Функция 02h - перемещение курсора. Вот оно как GotoXY написать можно... Разница только в том, что в CRT позиция левого верхнего угла - (1,1), а тут - (0,0). Но это ещё не всё. Теперь надо оторваться и рассказать про
  Видеостраницы
  Да, даже в текстовом режиме есть такое понятие! Видеостраница - отрезок памяти, который отображается на экране. По умолчанию работа ведётся со страницей №0 и средства Паскаля не дают этого изменить, но вот BIOS позволяет работать и с другими страницами. В режимах 0 и 1 (см функцию 0) страниц 8, 2 и 3 - 4 страницы, а в режиме №7 - хрен его знает, не пользовался, в теории 4. Страницы располагаются в памяти последовательно начиная с адреса B8000h (B0000h для монохромного режима) и занимают по Width*Height*2 байта. Это связано с тем, что на каждый символ в памяти отводится по 2 байта: 1 хранит код символа, а второй его атрибуты (его цвет, цвет фона, флаг мерцания). Так вот, можно писать на разные страницы разную инфу, а затем просто переключать активную страницу.
  
  Вернёмся к позиции курсора. Параметры таковы: BH - видеостраница, DL - x, DH - y. Например:
  

  Procedure GotoXY(x, y: Byte); Assembler;
  Asm
    MOV AH, 2
    XOR BH, BH
    MOV DL, [x]
    MOV DH, [y]
    INT 10h
  End;
  

  
  
• Функция 03h - получить инфу о курсоре. Входной параметр только 1 - номер страницы, с которой надо считать позицию курсора, а вот выдаёт она в CH, CL - размер, а в DH, DL - позицию.
  
• Функция 05h - вот именно она и устанавливает активную видеостраницу. При инициализации режима (см. ф-цию 0) активируется страница №0, а тут можно выбрать и другую какую... Номер активируемой страницы передаётся через AL.
  
• Функции 06h и 07h предназначены для прокрутки текста (вот тебе и какой-никакой, а скроллинг!). В CRT эта чудесная возможность задействована только в InsertLine и DeleteLine. А суть их в том, что они смещают несколько строк вверх (06h) или вниз (07h) в указанном "окне" и заполняют освободившееся пространство указанным атрибутом и символами пробела. Т.е. закрашивают. Параметры таковы: (CL, CH) - верхний левый угол "окна", (DL, DH) - нижний правый, AL - кол-во строк, BH - атрибут заполнения. Надо отметить, что эти функции применимы только к текущей видеостранице. Примеры:
  

  Procedure InsertLine(n: Byte); Assembler;
  Asm
    XOR CL, CL
    MOV CH, [n]
    MOV DX, $184F	{(79,24)}
    MOV AX, $0701	{Мотать вниз на одну строку}
    MOV BH, 07h		{Обычный цвет - серый по чёрному}
    INT 10h
  End;
  
  Procedure DeleteLine; Assembler;
  Asm
    XOR CL, CL
    MOV CH, [n]
    MOV DX, $184F	{(79,24)}
    MOV AX, $0601	{Мотать вверх на одну строку}
    MOV BH, 07h		{Обычный цвет - серый по чёрному}
    INT 10h
  End;
  

  
  
• Функция 08h даёт возможность, которая в CRT вообще никак не предусмотрена. Эта функция возвращает символ и его атрибут в точке, в которой находится курсор на странице BH. Символ она возвращает в AL, а атрибут в AH.
  
• Функция 09h начинает открывать возможность вывода. Она выводит символ AL на страницу BH в текущей позиции курсора используя атрибут BL. Всё это повторяется CX раз. Т. е. можно вывести не "й", а "ййййййййййййй" за один приём.
  
• Функция 0Ah отличается от предыдущей только тем, что она не меняет атрибут символа (регистр BL игнорируется). Таким образом, если перед курсором была одна красная буковка, затем одна синяя, а потом три белых, то вывод "ййй" напомнит российский флаг
  
• Функция 0Fh возвращает информацию о текущем режиме. А точнее: в AL - №режима (см функцию 00h), в AH - кол-во строк, в BH - активная видеостраница.
  
• Функции 10h-12h работают с палитрой и шрифтами (вот вам Font8x8), но подробного описания я, к сожалению, привести не могу, т.к. не помню.
  
• Функция 13h реализует самый удобный способ вывода информации. Вывод происходит на странице BH, начиная с позиции (DL, DH), выводится CX символов. А вот дальше уже интересно. AL указывает способ вывода на экран:
  0 - вывести CX символов строки ES:BP используя атрибут BL и не шевелить курсор
  1 - сделать всё то же самое, но переместить курсор к концу строки
  2 - расценивает данные в ES:BP не как строку, а как набор записей типа символ/атрибут. Т. е. в буфере должно быть CX*2 байт данных.
  3 - аналогично 2, но перемещает курсор.
  Естественно, функции 2 и 3 игнорируют значение BL.

Ну вот, в общем, и всё, что я хотел рассказать про INT 10h.

Теперь расскажу как это всё дело всунуть в Write.
В модуле DOS описана структура TextRec, экземпляром которой и являются стандартные Input и Output (если кто не знает, то Input и OutPut - это 2 текстовых файла, которые описаны в модуле System и открываются в начале исполнения программы. Функция Write записывает всё в OutPut, если не указать какой другой файл, а Read, соответственно, читает из Input). Этот тип хранит 4 важных для нас поля:

• OpenFunc - адрес функции типа Function(Var r:TextRec):Integer;FAR. Эта функция вызывается при открытии файла и, в случае успеха, должна вернуть 0.
• InOutFunc - адрес функции чтения/записи (Function(Var r:TextRec):Integer;Far). Эта функция должна произвести ввод/вывод и вернуть 0 в случае успеха.
• FlushFunc - адрес функции такого же как и выше типа, которая должна освободить буфер ввода/вывода указанного файла.
• CloseFunc - функция по типу как и предыдущие, которая закрывает файл.

Итого, как нам сделать красивый вывод?
Берём файл OutPut, настраиваем на свои функции и полетели. А функции должны быть такими: OepnFunc и CloseFunc - пустышки, которые просто возвращают 0. Например:

Function Empty(Var r: TextRec): Integer; Far; Assembler;
Asm
  XOR AX, AX
End;

А адреса InOutFunc и FlushFunc можно настроить на вывод, т. к. они всё равно занимаются одним и тем же. Образно функцию вывода можно описать так:

Function DoOutPut(Var f: TextRec): Integer; Far;
Var i:Integer;
Begin
  For i:=0 To f.BufPos-1 Do
    DoWriteChar(f.BufPtr^[i])
  f.BufPos:=0;
  DoOutPut:=0
End;

Вроде как и не сложно... Вопрос только в реализации DoWriteChar. Тут я пока оставлю полную свободу ваше фантазии, а свою реализацию покажу как-нибудь потом.

Возникает логичный вопрос: тема называется ввод/вывод, так где же ввод?
А вот с вводом дела обстоят крайне туго. BIOS не предоставляет никаких возможностей для ввода. Так что для написания красивого ввода приходится разрабатывать порой довольно хитрые функции и подставлять их в Input. Иногда бывает проще заполнить ту область, где будет осуществляться ввод подходящим атрибутом и воспользоваться стандартными средствами, но только НЕ ПОДКЛЮЧАЯ Crt, т. к. он забьёт на установленные там атрибуты и намалюет по-своему.

Ну вот и всё на этот раз. В следующий раз, я думаю, что напишу как заменить всё оставшееся, от Crt

Сообщение отредактировано: volvo - 19.01.2009 15:49