В ведение

Программное обеспечение (ПО) является частью микроЭВМ, без которого ее функционирование невозможно.

В понятие программного обеспечения входит язык программирования и наборы программ, разрабатываемых или используемых пользователем при разработке микроЭВМ.

В современных микропроцессорных системах в качестве языков программирования используются языки высокого уровня (ЯВУ), такие как Паскаль, Бейсик, СИ и т.п. Они гарантируют сокращение времени и упрощение процедуры разработки. Однако, наряду с ними в практике эффективно применяется и т.н. Ассемблер – язык низшего уровня, который оперирует не с операторами как в ЯВУ, а непосредственно с машинными командами из системы команд данного микропроцессора. Это обеспечивает два преимущества, а именно

1. уменьшение объёма программы на фоне сокращения времени её исполнения;

2. возможность организации более “тонкого” взаимодействия между микро ЭВМ и управляемым, особенно динамическим, объектом.

Ниже излагаются некоторые правила, которые необходимо соблюдать при разработке программ на ассемблере Аsm85. Этот Ассемблер хорошо адаптирован к учебному процессу – русифицирован, имеет достаточные функциональные возможности, хорошо взаимодействует с моделирующим отладчиком SIM85. Материал, изложенный ниже предназначен для теоретической подготовки и выполнения лабораторных работ по дисциплинам ОМПТ, МИУС ( специальности АТ, АС, АТК, АР и др.).

1. Некоторые понятия языка Ассемблер

Различают два термина “ Ассемблер ”, а именно

1. символический язык, используемый при разработке программ, обеспечивающих функционирование микропроцессорных систем;

2. средство преобразования лингвистических предложений языка Ассемблер в двоичные коды машинного языка, воспринимаемого микропроцессором непосредственно и управляющего его функционированием.

Ниже рассматривается Ассемблер, как символический язык.

Ассемблер относится к типу формализованных языков. Нарушение формальных правил приведёт к ошибке при компиляции или (что хуже) к ошибке при исполнении программы.

В рамках формальных правил (требований), ассемблерные программы записываются в виде последовательности команд, называемых также ассемблерными строками, а равно предложениями или операторами. В отличии от ЯВУ каждый оператор (строка или предложение) ассемблера порождает только одну машинную команду.

Так записанная программа состоит из предложений, а предложение – из полей, часть из которых заполняется обязательно, а часть – нет.

Ассемблерное предложение имеет следующую структуру:
Метка	Код	Операнд	Комментарий
[Метка: ]	КОп	[Операнд1[,Операнд2]]	[;Комментарий]

Вторая строка поясняет структуру ассемблерного предложения, а первая, строка, в которой содержаться заголовки полей, в предложении не записывается.

Элементы, содержащиеся в квадратных скобках, не являются обязательными в предложении.

Для разделения полей можно использовать пробелы или табуляции.

Д аже если в предложении отсутствует метка, то код в предложении отделяется от левого края листа знаком табуляции. Нижеприведенный фрагмент профессионального листинга программы с условным обозначением “ У810”, поясняет перечисленные требования.

1. Поля ассемблерной строки

1.1.1. Поле комментария. Одним из практических требований к ассемблер – программе, является самокомментируемость. Такое требование выполняется двояким образом, а именно

1. программа ( фрагмент программы) должны содержать строки или поля комментариев;

2. комментарии должны передавать назначение и действие оператора во взаимосвязи с остальной частью программы, а не его действие, определяемое мнемоникой команды и, поэтому, понятное из неё и без комментария.

Комментарии могут быть, как на целую строку, так и внутри строковые.

C помощью комментариев на целую строку, строится заголовок программы или разделяются отдельные фрагменты программного кода.

Заголовок, как правило, должен содержать:

• название или обозначение программы или её фрагмента;

• место расположения операторов и результата;

• используемые ресурсы;

• требования при исполнении и отладке;

• характеристики (длину, время исполнения и т.п.) программы или её фрагмента и т.п.

Разделяя фрагменты программы комментариями, можно пояснить структуру программы и (или) назначение фрагмента.

Комментарии в строке завершают предложение и поясняют назначение символьных обозначений приведённые в нем.

Все комментарии начинаются с символа “ ; ” , поэтому не преобразуются ассемблером в машинную команду, а включаются в протокол компиляции (листинг) как текст.

Комментарии при этом должны быть краткими, чёткими, можно использовать повелительное наклонение и выносить вперёд ключевые слова.

1.1.2 Поле метки. Необязательное символическое наименование в поле метки ассоциируется с 16-битным адресом той ячейки памяти, в которую будет размещён первый байт отмеченной команды.

Метки используются в качестве адресов перехода для команд передачи управления. Они освобождают программиста от необходимости оперировать абсолютными адресами памяти. К командам, использующим метки в качестве адресов, относятся, например, команды JMP addr; Jcond addr; CALL addr; Ccond addr. К синтаксису меток предъявляются следующие требования.

Метка имеет длину от одного до пяти или шести символов, первым из которых обязательно должна быть буква. Метка не должна содержать знаков пунктуации и пробелов. За последним символом метки следует двоеточие. В качестве меток не допускается использовать ключевые слова.

Примеры допустимых меток:, AGAIN:, CYKL:, DONE:, C5FA:, Ml:.

Следующие метки недопустимы:

8АВС — начинается не с буквы;

DONE — не заканчивается двоеточием;

SP — использовано ключевое слово;

A ONE — содержит пробел.

Метка	Код	Операнд	Комментарий
; Пример использования меток.
	JMP	M1	; переход к метке М1
	* * *
	CALL	DIV8	; вызов ; подпрограммы ; DIV8
	* * *
М1:	MOV	A, B	; продолжить после ; перехода от JMP
	* * *

При использовании меток необходимо придерживаться следующих правил.

Первое. Поскольку метки ассоциируются с адресами памяти, их нельзя дублировать в поле метки. В противном случае ассемблер – компилятор выдаёт диагностическое сообщение о многократно определённой метке.

Пример программы с ошибкой.
Метка	Код	Операнд	Комментарий
;Пример программы с ошибкой, из-за повторяющихся меток
	JMP	M1	; переход к метке М1
	* * *
	CALL	DIV8	; вызов подпрограммы ; DIV8
	* * *
М1:	MOV	A, B	;продолжить после ; перехода от JMP
	* * *
M1:	LXI	SP, BC14h	;ошибка из-за ;повторяющейся метки

Второе. Допускается вводить для одного оператора несколько меток.

Пример.

Метка		Код	Операнд	Комментарий
;Пример программы с двумя операторными метками:
LOOP1:
LOOP2:	RAL
	* * *
	JMP		LOOP1	; повторить сдвиг
	* * *
	JNZ		LOOP2	; повторить, если не ;ноль
	* * *

Команды JMP и JNZ передают управление (первая безусловно, вторая — при Z = 0) одной и той же ячейке памяти с командой RAL. Меткам LOOP1 и LOOP2 ас­семблер присвоит одинаковые числовые значения.

Третье. Любой символический адрес, использованный в поле операнда должен один раз появиться в поле метки некоторого оператора. В противном случае, программа–ассемблер выдаёт сообщение о неопределённой метке.

Четвёртое. Каждой метке в поле метки должна соответствовать символический адрес в поле операнда хотя бы одной команды. В противном случае, программа–ассемблер выдаёт сообщение о неопределённой метке.

Пятое. Учитывая требование самокомментируемости, желательно, чтобы метки носили содержательный характер: CYСL:, SHIFT: и т.п.

1.1.3 Поле мнемоники (кода). В поле мнемоники содержится символическое описание выполняемой команды, которое заменяет в языке числовое значение (машинный код) кода операции. Большинство мнемоник представляют собой аббревиа­туры предложений, характеризующих основные функ­ции команд, например:

MOV (MOVe) — передать, переслать;

ACI (Add with Carry Immediate) —сложение с пере­носом непосредственное;

JNZ (Jump if Non Zero) — перейти, если не нуль;

XCHG (eXCHanGe)—обменять.

По некоторым мнемоникам можно явно определить функцию команды. Например, по мнемонике PCHL можно " опознать " передачу содержимого регистров (Н, L) в программный счётчик PC, а по мнемонике PUSH, то, что команда выполняет загрузку в стек.

Между полем мнемоники и соседним справа полем опе­ранда необходим минимум один пробел. Мнемоники кодов опера­ций являются ключевыми словами ассемблера и, если содержимое этого поля ошибочно не входит в множество допусти­мых мнемоник, ассемблер выдаёт сообщение о недейст­вительной команде.

1.1.4 Поле операнда. В наиболее сложном поле операнда определяются данные, являющиеся операндом (операндами) команды. Следовательно, содержимое поля опе­ранда должно интерпретироваться в соответствии с функ­цией команды. В качестве операндов в предложении могут фигурировать

• адреса памяти;

• внутренние регистры микропроцес­сора;

• адреса портов ввода и вывода;

• числовые и сим­вольные константы.

В зависимости от функции команды, в поле операнда может содержаться один или два операнда. Следует также иметь ввиду, что операнд может задаваться с помощью выражений, вычисляемых при компиляции.

Некоторые команды, оперирующие определёнными внутренними регистрами, имеют пустое поле операнда.

Пример.
Метка		Код	Операнд	Комментарий
;Пример кодов команды с “пустым ” полем операторов:
	CMA			; инвертировать ; аккумулятор
	* * *
	RAL			; сдвинуть содержимое ; через бит переноса

Если в поле операнда есть данные, программа-ассемблер (компилятор) должна найти двоичный экви­валент содержимого поля операнда и подставить его (в зависимости от типа команды) в определённые биты кода операции, во второй байт 2-байтных команд или во второй и третий байты 3-байтных команд.

Вычисленное двоичное значение содержимого поля операнда должно укладываться в диапазон чисел, опре­деляемый содержанием команды. В противном случае фиксируется недействительное поле операнда.

Поле операнда может содержать информацию следу­ющих типов:

• числа, представленные в той или иной системе счисления;

• символьные константы;

• внутренние регистры и регистровые пары;

• символические имена.

Ниже рассматриваются способы определения информа­ции указанных типов.

Данные и адреса памяти в виде шестнадцатеричных чисел. Содержащееся в поле операнда шестнадцатеричное число должно начинаться с цифр 0—9 и завершаться буквой Н или h (Hex). Число, на­чинающееся с букв А÷F, заменяющих цифры, дополняется слева незначащим нулём. Разрядность используемых чисел должна соответствовать формату операндов, с которыми оперирует команда.

Пример .
Метка		Код	Операнд	Комментарий
; Пример программы с операндами в шестнадцатеричной ; системе счисления. Ошибка формата операнда CPI
STORE:	STA		1000h	; сохранить в ; ячейке 1000h
	MVI		C, 0BBh	; загрузить в С ;число 10111011b
	* * *
COMP:	CPI		125h	;недопустимый операнд ;из-за превышения ;разрядности
	* * *

Данные и адреса памяти в виде десятичных чисел. Десятичное число в поле операнда заканчивается необязательной буквой d или D (Decimal). Число без буквы, но состоящее из десятичных цифр воспринимается ассемблером по умолчанию как десятичное.

Примеры задания десятичных чисел:

Метка	Код			Операнд		Комментарий
; Пример программы с операндами в десятичной системе ; счисления
STORE:		STA	2000		; сохранить в ; ячейке 2000D
		MVI	C, 15		; загрузить в С ;число 00001111b
		* * *
		ADI	1D		; инкрементировать ; аккумулятор; ;установить признаки
		* * *

Данные и адреса памяти в виде двоичных чисел. Двоичное число в поле операнда должно заканчиваться буквой B или b (binary).

Примеры задания операндов в виде двоичных чисел:
Метка	Код		Операнд		Комментарий
; Пример программы с операндами в двоичной системе ; счисления
		OUT		01b	; вывод в первый ; порт
		XRI		10000000b	; инвертировать знак
		* * *
		ANI		10111111b	; шестой бит в 0
		* * *

Символьные константы. В поле операнда допускается использовать символы внешнего алфавита, заключая их в апострофы. Программа подставляет вместо такого операнда соответствующий двоичный ASCII–код сим­вола:

Пример.
Метка		Код	Операнд	Комментарий
;пример символьной константы в поле операнда
	MVI		А, ‘T’	; Передача ASCII кода ; символа ‘T’ ; в аккумулятор ADD
	* * *

В поле операнда разрешается указывать символические имена двух типов:

1. символические имена, которые определены (зарезервированы) в самом ассемблере и связаны с внутренней архитектурой микропроцессора;

2. символические имена, определяемые программистом.

К числу первых относятся идентификаторы внутренних регистров и регистровых пар.

В языке ассемблера микропроцессора используются идентификаторы внутренних регистров В, С, D, Е, Н, L, М, А с соответствующими двоичными значениями от 000 до 111b. Такие идентификаторы являются зарезервированными символами и не могут быть применены в другом качестве.

Пример использования таких идентификаторов:
Метка	Код	Операнд	Комментарий
;Пример использования символических данных
	MOV	А, Е	; Передача из регистра ; Е в аккумулятор ACC
	* * *
	MOV	M,B	; сохранить В в памяти ; косвенно
	* * *

В командах, оперирующих 16-битными значениями, применяются идентификаторы внутренних 16-битных регистров ВС, DE, НL, PSW, SP.

Примеры таких команд:

Пример.
Метка	Код	Операнд		Комментарий
;Пример использования символических данных
	LXI	H, 0BC00h	; инициализация ; регистровой пары HL
	* * *
	PUSH	PSW	; загрузка в стек ; содержимого ; аккумулятора и ; регистра флагов
	* * *

Символические имена, определяемые программистом, бывают двух видов

• метки;

• данные, которым присвоены символические имена.

Метка, вводимая в поле операнда, позволяет избежать указания при программировании абсолютного адреса перехода, заменяя его условной последовательностью символов. Преобразование метки в абсолютный адрес осуществляется компилятором.

Требования к меткам рассматривались ранее в подразделе 1.2.

Символические имена операндам и ячйкам памяти присваиваются с помощью директив EQU, SET, DB, DW, DS (см. Раздел 2); Такой приём повышает читаемость программы, а также обеспечивает ряд преимуществ при внесении в неё изменений.

Примеры определения символических имён:
Метка		Код		Операнд		Комментарий
;Пример определения символических имён
Adr_Op1	EQU		0FF0Bh		; адрес OP1 в ячейке ; памяти
MASK	SET		01h		; маска для младшего бита
	* * *

Введённые с помощью директив EQU или SET символические имена MASK, Adr_Op1могут быть использованы следующим образом:

Пример.
Метка	Код	Операнд	Комментарий
;Пример использования символических имен
	LDA	Add_Op1	; Op1 в ACC
	XRI	MASK	; младший бит ; инвертировать
	* * *
	ANI	MASK	; младший бит –выделить
	* * *

Символические имена рекомендуется определять в отдельной секции программы, размещая её либо в начале, либо в конце программы. Кроме того, рекомендуется использовать содержательные имена, например, OP, OPER, SUM, REZULT, MULT, COUNT и т.п.