5. Приклад побудови програми

Згідно до прийнятої традиції виконання першої програми повинно завершитись виведенням напису “Hello World!”. Програма на мові програмування асемблер для середовища DOS має вигляд:

Data SEGMENT

Greet DB ‘Hello World!’, 13, 10, ‘$’

Data ENDS

ASSUME CS:Code, DS:Data

Code SEGMENT

Start:

mov ax, @Data ; завантаження номера сегменту

mov ds, ax

mov dx, OFFSET Greet ; вивід напису

mov ah, 9

int 21h

mov al, 0 ; повернення в систему

mov ah, 4ch

int 21h

Code ENDS

Stack_ SEGMENT STACK

DB 100h DUP(?) ; стек довжиною 256 байт

Stack_ ENDS

END Start

Дана програма складається з таких частин:

сегмент даних: Data SEGMENT … Data ENDS

сегмент команд: Code SEGMENT … Code ENDS

сегмент стеку: Stack_ SEGMENT … Stack_ ENDS

директив: ASSUME та END.

Сегменти визначають поділ програми на логічні частини, що між собою не перетинаються. В цих частинах згруповані дані, команди, а також зарезервоване місце для стеку.

Призначення директиви ASSUME є в тому, що під час виконання тих команд програми, які появляються після ASSUME і неявно посилаються на перелічені в ній регістри процесора (в даному випадку CS та DS), вона забезпечує передачу номерів сегментів з відповідними іменами (в даному випадку Code і Data) в ці регістри (відповідно CS та DS).

Директива END є останньою в записі тексту програми. Її призначення є в тому, щоб виконання програми розпочати з команди, позначеної міткою, приведеною в даній директиві.

Оскільки ініціалізація CS номером сегмента відбувається автоматично (адресою команди, поміченою міткою з команди END), залишається проініціалізувати регістр DS. Це виконується за допомогою команд:

mov ax, Data ; в ax – номер сегменту Data

mov ds, ax ; ax  ds

Після ініціалізації регістрів виконується дворазове звертання до функцій DOS: для виведення напису та для завершення програми. Обидва ці звертання виконуються за допомогою переривання 21h.

Для виконання функцій цим перериванням в регістри процесора вводяться такі параметри:

з метою виведення напису

в AH – номер функції “виведення напису”: mov ah, 09h

в DX – передача зміщення тексту напису відносно DS: mov dx, OFFSET Greet

з метою завершення програми

в AH – номер функції “повернення в систему”: mov ah, 4ch

в AL – код повернення

це можна було реалізувати однією командою: mov ax, 4c00h

6. Завдання до лабораторної роботи №1

Скласти програму на мові програмування асемблер, що виводить на екран прізвище та ім’я студента, що виконує лабораторну роботу. Позицію екрану у яку виводити повідомлення програма повинна запитувати (введення з клавіатури без коментарів).

Лабораторна робота №2

“Математичні операції на мові програмування асемблер”

Тема. Математичні операції на мові програмування асемблер

Мета. Ознайомитись з програмною моделлю пристрою FPU та навчитись працювати з ним.

1. Програмна модель пристрою fpu

В програмну модель будь-якого процесора входять лише ті регістри, до яких програміст може доступитися за допомогою машинних команд. Пристрій FPU має загальну стекову організацію. Основу програмної моделі FPU складає регістровий стек з 8-ми 80-бітних регістрів даних R0-R7. В них зберігаються числа, представлені у формі з плаваючою комою в розширеному дійсному форматі. Такий формат є єдиним внутрішнім форматом чисел в FPU. В будь-який момент часу трибітове поле TOP в слові стану SW визначає регістр, який є вершиною стеку і позначається ST(0). Наприклад, у полі TOP є 011B,– вершиною стеку є регістр R3 і він вказується в командах як ST(0) або ST. Регістр R4 позначається як ST(1), …, R2 – ST(7). Операція завантаження в стек викликає декремент поля TOP і завантажує дані в нову вершину стеку. При виборці даних зі стеку, в пам’ять передається вміст поточної вершини стеку, і проводиться інкремент поля TOP.

Стек FPU має кільцеву замкнену конфігурацію; в чисельних командах допускається явне або неявне звернення до регістрів стеку з модифікацією поля TOP або без неї. В унарних операціях операндом є вміст вершини стеку, а результат заміщує операнд. В деяких бінарних операціях операндами є числа з двох верхніх регістрів стеку, а результат заміщує один з операндів. В інших операціях операнди вказуються явно.

З кожним регістром стеку асоціюється двобітний тег, сукупність яких створює слово тегів. Тег регістра R0 знаходиться в молодших бітах цього слова. Якщо в тегу записано:

00 – у відповідному регістрі є допустиме ненульове значення

01 – нуль

10 – спеціальне значення (нечисло, формат, що не підтримується, нескінченість або денормалізоване число)

11 – порожній регістр.

Решта регістри – це 16-бітні регістри керування та стану і два 48-бітні регістри вказівників команд та операнда.

Система команд. Команди FPU можна поділити на 5 груп: передачі даних; арифметичні; порівняння; трансцендентних операцій; керування. Для опису деяких команд введемо такі позначення: src – операнд, значення якого не змінюється; dst – операнд, значення якого замінюється результатом операції.

Особливості мови Assembler при роботі з FPU. Крім стандартних директив резервування пам’яті (DB, DW, DD (резервують відповідно байт, слово, подвійне слово)) є ще додаткові: DQ, DT, що резервують відповідно 64 та 80 біт.

Для того, щоб завантажити регістри FPU відповідними даними, слід скористатися командами передачі даних між регістрами стеку, а також між вершиною стеку і пам’яттю.

Команди завантаження. Є три команди завантаження: дійсних чисел (FLD src), цілих двійкових чисел (FILD src) та цілих десяткових (FBLD src). При цьому виконується декремент вказівника стеку; передається операнд у нову вершину стеку. Наприклад, команда:

FLD ST(0); копіює вершину стеку

FLD QWORD PTR [BX]; завантажує довге дійсне

FILD WORD PTR ARR[DI]; завантажує ціле слово

FBLD VOLUME; завантажує ціле десяткове.

Команди зберігання. Дві команди FST dst (дійсне) і FIST dst (ціле) передають вміст ST(0) в пам’ять без модифікації вказівника вершини стеку.

Команди зберігання з видаленням із стеку. FSTP dst (відповідник FST); FISTP dst (відповідник FIST); FBSTP dst (перетворює вміст ST(0) в упаковане ціле десяткове число). Ці команди передають вміст ST(0) в пам’ять, позначають ST(0) як нечисло і виконують інкремент вказівнику вершини стеку.

Команда обміну. FXCH dst. Dst є регістром (наприклад, ST(3)). Якщо цей операнд опустити, то виконається обмін між ST(0) та ST(1). FXCH ST(0) – холоста команда.

Команди завантаження констант.

• FLDZ; 0

• FLD1; 1

• FLDPI; =3.141592654…

• FLDL2T; двійковий логарифм 10

• FLDL2E; двійковий логарифм числа e=2.71…

• FLDLG2; десятковий логарифм 2

• FLDLN2; натуральний логарифм 2

Завантаження проводиться так: виконується декремент вказівник вершини стеку; завантажується в нову вершину стеку константа.

Арифметичні операції. Основні арифметичні операції виконуються такими командами:

FADD (додати);

FSUB (відняти);

FMUL (помножити);

FDIV (поділити).

Ці команди можуть мати операнди за замовчуванням (ST(1)=ST(1)+ST(0)), один операнд (регістр, область пам’яті 32-х або 64-х біт) (ST(0)=ST(0)+mem64), або два операнди-регістри (FADD ST(0), ST(4); ST(0)=ST(0)+ST(4)). Якщо до мнемоніки команди додати в кінці ‘P’, то операнд scr видаляється зі стеку; якщо після літери ‘F’ додати ‘I’, то така команда вимагає одного операнда – цілого 16-ти або 32-х біт (dst в цьому випадку є ST(0)).

FSQRT обчислює квадратний корінь з ST(0) і результат поміщає знову ж в ST(0).

FSCALE виконує операцію ST(0)=ST(0)*2^ST(1).

FABS виконує ST(0)=|ST(0)|.

FCHS – ST(0)=-ST(0).

FSIN, FCOS – аргумент в ST(0) в радіанах; результат поміщається в ST(0)

FPATAN обчислює арктангенс від частки ST(1)/ST(0). Як приклад розглянемо обчислення арксинуса за допомогою цієї команди: arcsin(x)=arctg(x/((1-x²)^1/2)

• Занести x в стек

• Обчислити і включити в стек x/((1-x²)^1/2

• Виконати команду FPATAN

F2XM1 обчислює Y=2^X-1. Значення X береться з ST(0) і повинно знаходитись в межах від –1 до +1. За допомогою цієї команди можна підняти до степені X будь-яке число Y: Y^X=2^Xlog2(Y).

FYL2X обчислює двійковий логарифм числа: ST(0)=ST(1)*log2(ST(0))

FYL2XP1 – ST(0)=ST(1)*log2(ST(0)+1)

Команда порівняння. FCOM порівнює ST(0) з src, де src може бути регістром або областю пам’яті. Після цього слід застосувати команди FSTSW AX і SAHF для того, щоб результати порівняння потрапили в регістр прапорців, а далі, за допомогою звичайних команд умовного переходу (JE, JNE, JA, JAE, JB, JBE, JP(для перевірки операндів-нечисел), …) можна реагувати на наслідки порівняння.