Компьютерные науки - Учебники на русском языке - Скачать бесплатно

Питер 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
Двойные 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
________________________________________________________________

Для целей стандартизации в микрокомпьютерах используется aмериканский
национальный стандартный код для обмена информацией ASCII (American
National Standard Code for Information Interchange). [Читается как "аски"
код (прим. переводчика)]. Именно по этой причине комбинация бит 01000001
обозначает букву A. Наличие стандартного кода облегчает обмен данными
между различными устройствами компьютера. 8-битовый рассширенный
ASCII-код, используемый в PC обеспечивает представление 256 символов,
включая символы для национальных алфавитов. В прил.1 приведен список
символов ASCII кода, а в гл.8 показано как вывести на экран большинство из
256 символов.


ДВОИЧНЫЕ ЧИСЛА
________________________________________________________________

Так как компьютер может различить только нулевое и единичное
состояние бита, то он работает системе исчисления с базой 2 или в двоичной
системе. Фактически бит унаследовал cвое название от английского "BInary
digiT" (двоичная цифра).
Сочетанием двоичных цифр (битов) можно представить любое значение.
Значение двоичного числа определяется относительной позицией каждого бита
и наличием единичных битов. Ниже показано восьмибитовое число содержащее
все единичные биты:

Позиционные веса: 128 64 32 16 8 4 2 1
Включенные биты: 1 1 1 1 1 1 1 1

Самый правый бит имеет весовое значение 1, следующая цифра влево - 2,
следующая - 4 и т.д. Общая сумма для восьми единичных битов в данном
случае составит 1 + 2 + 4 + ... + 128, или 255 (2 в восьмой степени - 1).
Для двоичного числа 01000001 единичные биты представляют значения 1 и
64, т.е. 65. Но 01000001 представляет также букву A! Действительно, здесь
момент, который необходимо четко уяснить. Биты 01000001 могут представлять
как число 65, так и букву A:

- если программа определяет элемент данных для арифметических
целей, то 01000001 представляет двоичное число эквивалентное
десятичному числу 65;
- если программа определяет элемент данных (один или более
смежных байт), имея в виду описательный характер, как, например,
заголовок, тогда 01000001 представляет собой букву или "строку".

При програмировании это различие становится понятным, так как
назначение каждого элемента данных определено.
Двоичное число неограничено только восемью битами. Так как процессор
8088 использует 16-битовую архитектуру, oн автоматически оперирует с
16-битовыми числами. 2 в степени 16 минус 1 дает значение 65535, а немного
творческого программирования позволит обрабатывать числа до 32 бит (2 в
степени 32 минус 1 равно 4294967295) и даже больше.


Двоичная арифметика
---------------------
Микрокомпьютер выполняет арифметические действия только в двоичном
формате. Поэтому программист на языке ассемблера должен быть знаком с
двоичным форматом и двоичным сложением:

0 + 0 = 0
1 + 0 = 1
1 + 1 = 10
1 + 1 + 1 = 11

Обратное внимание на перенос единичного бита в последних двух
операциях. Теперь, давайте сложим 01000001 и 00101010. Букву A и символ *?
Нет, число 65 и число 42:

Двоичные Десятичные

01000001 65
00101010 42
-------- ---
01101011 107

Проверьте, что двоичная сумма 01101011 действительно равна 107.
Рассмотрим другой пример:

Двоичные Десятичные

00111100 60
00110101 53
-------- ---
01110001 113


Отрицательные числа
---------------------
Все представленные выше двоичные числа имеют положительные значения,
что обозначается нулевым значением самого левого (старшего) разряда.
Отрицательные двоичные числа содержат единичный бит в старшем разряде и
выражаются двоичным дополнением. Т.е., для представления отрицательного
двоичного числа необходимо инвертировать все биты и прибавить 1.
Рассмотрим пример:

Число 65: 01000001
Инверсия: 10111110
Плюс 1: 10111111 (равно -65)

Если прибавить единичные значения к числу 10111111, 65 не получится.
Фактически двоичное число считается отрицательным, если его старший бит
равен 1. Для определения абсолютного значения отрицательного двоичного
числа, необходимо повторить предыдущие операции: инвертировать все биты и
прибавить 1:

Двоичное значение: 10111111
Инверсия: 01000000
Плюс 1: 01000001 (равно +65)

Сумма +65 и -65 должна составить ноль:

01000001 (+65)
10111111 (-65)
--------
(1) 00000000

Все восемь бит имеют нулевое значение. Перенос единичного бита влево
потерян. Однако, если был перенос в знаковый pазряд и из разрядной сетки,
то результат является корректным.
Двоичное вычитание выполняется просто: инвертируется знак вычитаемого
и складываются два числа. Вычтем, например, 42 из 65. Двоичное
представление для 42 есть 00101010, и eго двоичное дополнение: - 11010110:

65 01000001
+(-42) 11010110
----- --------
23 (1) 00010111

Результат 23 является корректным. В рассмотренном примере произошел
перенос в знаковый разряд и из разрядной сетки.
Если справедливость двоичного дополнения не сразу понятна, рассмотрим
следующие задачи: Какое значение необходимо прибавить к двоичному числу
00000001, чтобы получить число 00000000? В терминах десятичного исчисления
ответом будет -1. Для двоичного рассмотрим 11111111:

00000001
11111111
--------
Результат: (1) 00000000

Игнорируя перенос (1), можно видеть, что двоичное число 11111111
эквивалентно десятичному -1 и соответственно:

0 00000000
-(+1) -00000001
---- --------
-1 11111111

Можно видеть также каким образом двоичными числами предcтавлены
уменьшающиеся числа:

+3 00000011
+2 00000010
+1 00000001
0 00000000
-1 11111111
-2 11111110
-3 11111101

Фактически нулевые биты в отрицательном двоичном числе определяют его
величину: рассмотрите позиционные значения нулевых битов как если это были
единичные биты, сложите эти значения и прибавьте единицу.
Данный материал по двоичной арифметике и отрицательным числам будет
особенно полезен при изучении гл.12 и 13.


ШЕСТНАДЦАТИРИЧНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ
________________________________________________________________

Представим, что необходимо просмотреть содержимое некотоpых байт в
памяти (это встретится в следующей главе). Требуется oпределить содержимое
четырех последовательных байт (двух слов), которые имеют двоичные
значения. Так как четыре байта включают в себя 32 бита, то специалисты
разработали "стенографический" метод представления двоичных данных. По
этому методу каждый байт делится пополам и каждые полбайта выражаются
соответствующим значением. Рассмотрим следующие четыре байта:

Двоичное: 0101 1001 0011 0101 1011 1001 1100 1110
Десятичное: 5 9 3 5 11 9 12 14

Так как здесь для некоторых чисел требуется две цифры, расширим
систему счисления так, чтобы 10=A, 11=B, 12=C, 13=D, 14=E, 15=F. таким
образом получим более сокращенную форму, которая представляет содержимое
вышеуказанных байт:

59 35 B9 CE

Такая система счисления включает "цифры" от 0 до F, и так как таких
цифр 16, она называется шестнадцатиричным представлениeм. В табл.1.1.
приведены двоичные, десятичные и шестнадцатиричные значения чисел от 0 до
15.

__________________________________________________________________________

Двоич. Дес. Шест. Двоич. Дес. Шест.

0000 0 0 1000 8 8
0001 1 1 1001 9 9
0010 2 2 1010 10 A
0011 3 3 1011 11 B
0100 4 4 1100 12 C
0101 5 5 1101 13 D
0110 6 6 1110 14 E
0111 7 7 1111 15 F
__________________________________________________________________________

Табл.1.1. Двоичное, десятичное и шестнадцатиричное представления.


Шестнадцатиричный формат нашел большое применение в языке ассемблера.
В листингах ассемблирования программ в шестнадцатеричном формате показаны
все адреса, машинные коды команд и содержимое констант. Также для отладки
при использовании программы DOS DEBUG адреса и содержимое байтов выдается
в шестнадцатиричном формате.
Если немного поработать с шестнадцатиричным форматом, то можно быстро
привыкнуть к нему. рассмотрим несколько проcтых примеров шестнадцатиричной
арифметики. Следует помнить, что после шестнадцатиричного числа F следует
шестнадцатиричное 10, что равно десятичному числу 16.

6 5 F F 10 FF
4 8 1 F 10 1
- - -- -- -- ---
A D 10 1E 20 100

Заметьте также, что шест.20 эквивалентно десятичному 32, шест.100 -
десятичному 256 и шест.100 - десятичному 4096.
В данной книге шестнадцатиричные числа записываются, например, как
шест.4B, двоичные числа как дв.01001011, и десятичные числа, как 75
(отсутствие какого-либо описания предполагает десятичное число).
Исключения возможны, когда база числа очевидна из контекста. Для индикации
шест. числа в ассемблерной программе непосредственно после числа ставится
символ "H", например, 25H (десятичное значение 37). Шест. число всегда
начинается с деcятичной цифры 0-9, таким образом, B8H записывается как
0B8H.
В прил.2 показано как преобразовывать шестнадцатиpичные значения в
десятичные и обратно. Теперь расcмотрим некоторые характеристики
процессора PC, которые необxодимо понять для перехода к гл.2.


СЕГМЕНТЫ
________________________________________________________________

Сегментом называется область, которая начинается на границе
параграфа, т.е. по любому адресу, который делится на 16 без остатка. Хотя
сегмент может располагаться в любом месте памяти и иметь размер до 64
Кбайт, он требует столько памяти, cколько необходимо для выполнения
программы. Имеется три главных сегмента:

1. С е г м е н т к о д о в. Сегмент кодов содержит машинные
команды, которые будут выполняться. Обычно первая выполняемая команда
находится в начале этого сегмента и операционная система передает
управление по адресу данного сегмента для выполнения программы.
Регистр сегмента кодов (CS) адресует данный сегмент.
2. С е г м е н т д а н н ы х. Сегмент данных содержит
определенные данные, константы и рабочие области, необходимые
программе. Регистр сегмента данных (DS) адресует данный сегмент.
3. С е г м е н т с т е к а. Стек содержит адреса возврата как
для программы для возврата в операционную систему, так и для вызовов
подпрограмм для возврата в главную программу. Регистр сегмента стека
(SS) адресует данный сегмент.

Еще один сегментный регистр, регистр дополнительного сегмента (ES),
предназначен для специального использования. На pис.1.2 графически
представлены регистры SS, DS и CS. Последовательность регистров и
сегментов на практике может быть иной. Три сегментных регистра содержат
начальные адреса соответствующих сегментов и каждый сегмент начинается на
границе параграфа.

__________________________________________________________________________

г================¬
¦ D O S ¦
--------¬ ¦- - - - - - - - ¦ ¬
SS ¦ Адрес +->¦ Сегмент стека ¦ ¦
+ - - - + ¦- - - - - - - - ¦ ¦ Перемещаемые
DS ¦ Адрес +->¦ Сегмент данных ¦ ¦
+ - - - + ¦- - - - - - - - ¦ ¦ в памяти
CS ¦ Адрес +->¦ Сегмент кода ¦ ¦
L-------- ¦- - - - - - - - ¦ -
Сегментные ¦ ¦
регистры ¦ ¦
L================-
Память
__________________________________________________________________________

Рис.1.2. Сегменты и регистры.


Внутри программы все адреса памяти относительны к началу cегмента.
Такие адреса называются смещением от начала сегмента. Двухбайтовое
смещение (16-бит) может быть в пределах от шест.0000 до шест.FFFF или от 0
до 65535. Для обращения к любому адресу в программе, компьютер складывает
адрес в регистре сегмента и смещение. Например, первый байт в сегменте
кодов имеет смещение 0, второй байт - 01 и так далее до смещения 65535.
В качестве примера адресации, допустим, что регистр сегмента данных
содержит шест.045F и некоторая команда обращается к ячейке памяти внутри
сегмента данных со смещением 0032. Несмотpя на то, что регистр сегмента
данных содержит 045F, он указывает на адрес 045F0, т.е. на границе
параграфа. Действительный aдрес памяти поэтому будет следующий:

Адрес в DS: 045F0
Смещение: 0032
-----
Реальный адрес: 04622

Каким образом процессоры 8086/8088 адресуют память в один миллион
байт? В регистре содержится 16 бит. Так как адрес сегмента всегда на
границе параграфа, младшие четыре бита адреса pавны нулю. Шест.FFF0
позволяет адресовать до 65520 (плюс смещение) байт. Но специалисты решили,
что нет смысла иметь место для битов, которые всегда равны нулю. Поэтому
адрес хранится в cегментном регистре как шест. nnnn, а компьютер полагает,
что имеются еще четыре нулевых младших бита (одна шест. цифра), т.е. шест.
nnnn0. Таким образом, шест.FFFF0 позволяет адресовать до 1048560 байт.
Если вы сомневаeтесь, то декодируйте каждое шест.F как двоичное 1111,
учтите нулевые биты и сложите значения для единичных бит.
Процессор 80286 использует 24 бита для адресации так, что FFFFF0
позволяет адресовать до 16 миллионов байт, а процессор 80386 может
адресовать до четырех миллиардов байт.


РЕГИСТРЫ
________________________________________________________________

Процессоры 8086/8088 имеют 14 регистров, используемых для yправления
выполняющейся программой, для адресации памяти и для обеспечения
арифметических вычислений. Каждый регистр имеет длину в одно слово (16
бит) и адресуется по имени. Биты регистра принято нумеровать слева
направо:
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Процессоры 80286 и 80386 имеют ряд дополнительных регистров,
некоторые из них 16-битовые. Эти регистры здесь не рассматриваются.


Сегментные регистры CS, DS, SS и ES
-------------------------------------
Каждый сегментный регистр обеспечивает адресацию 64К памяти, которая
называется текущим сегментом. Как показано ранее, cегмент выравнен на
границу параграфа и его адрес в сегментном pегистре предполагает наличие
справа четырех нулевых битов.

1. Р е г и с т р CS. Регистр сегмента кода содержит начальный
адрес сегмента кода. Этот адрес плюс величина смещения в командном
указателе (IP) определяет адрес команды, которая должна быть выбрана
для выполнения. Для обычных программ нет необходимости делать ссылки
на регистр CS.
2. Р е г и с т р DS. Регистр сегмента данных содержит начальный
адрес сегмента данных. Этот адрес плюс величина смещения,
определенная в команде, указывают на конкретную ячейку в сегменте
данных.
3. Р е г и с т р SS. Регистр сегмента стека содержит начальный
адрес в сегменте стека.
4. Р е г и с т р ES. Некоторые операции над строками используют
дополнительный сегментный регистр для управления адресацией памяти. В
данном контексте регистр ES связан с индексным регистром DI. Если
необходимо использовать регистр ES, ассемблерная программа должна его
инициализировать.


Регистры общего назначения: AX, BX, CX и DX
---------------------------------------------
При программировании на ассемблере регистры общего назначения
являются "рабочими лошадками". Особенность этих регистров состоит в том,
что возможна адресация их как одного целого слова или как oднобайтовой
части. Левый байт является старшей частью (high), a правый - младшей
частью (low). Например, двухбайтовый регистр CX состоит из двух
однобайтовых: CH и CL, и ссылки на регистр возможны по любому из этих трех
имен. Следующие три ассемблерные команды засылают нули в регистры CX, CH и
CL, соответственно:

MOV CX,00
MOV CH,00
MOV CL,00

1. Р е г и с т р AX. Регистр AX является основным сумматором и
применяется для всех операций ввода-вывода, некоторых операций над
строками и некоторых арифметических операций. Например, команды
умножения, деления и сдвига предполагают использование регистра AX.
Некоторые команды генерируют более эффективный код, если они имеют
ссылки на регистр AX.

AX: | AH | AL |

2. Р е г и с т р BX. Регистр BX является базовым регистром. Это
единственный регистр общего назначения, который может использоваться
в качестве "индекса" для расширенной адресации. Другое общее
применение его - вычисления.

BX: | BH | BL |

3. Р е г и с т р CX. Регистр CX является счетчиком. Он необходим
для управления числом повторений циклов и для операций сдвига влево
или вправо. Регистр CX используется также для вычислений.

CX: | CH | CL |

4. Р е г и с т р DX. Регистр DX является регистром данных. Он
применяется для некоторых операций ввода/вывода и тех операций
умножения и деления над большими числами, которые используют
регистровую пару DX и AX.

DX: | DH | DL |

Любые регистры общего назначения могут использоваться для cложения и
вычитания как 8-ми, так и 16-ти битовых значений.


Регистровые указатели: SP и BP
--------------------------------
Регистровые указатели SP и BP обеспечивают системе доступ к данным в
сегменте стека. Реже они используются для операций сложения и вычитания.

1. Р е г и с т р SP. Указатель стека обеспечивает использование
стека в памяти, позволяет временно хранить адреса и иногда данные.
Этот регистр связан с регистром SS для адресации стека.
2. Р е г и с т р BP. Указатель базы облегчает доступ к
параметрам: данным и адресам переданным через стек.


Индексные регистры: SI и DI