2 курс / Лабы / Л9 / laba09

Лабораторная работа № 11 (3)

Тема: Изучение способов трансляции, компоновки и отладки программ, написанных на языке Ассемблер Цель: Изучить способы трансляции и компоновки (сборки) программ с использованием 16-ти

разрядных транслятора и компоновщика, входящих в пакет Turbo Assembler. Освоить методы отладки и использование отладчика, входящего в пакет Turbo Assembler.

Краткая теория

Создание исполняемого модуля (COM или EXE программы) на основе программы написанной на языке Ассемблер (текстовый файл с расширением .asm) осуществляется в два этапа:

трансляция листинга программы в объектный код (файл с расширением .obj) – осуществляется программной tasm.exe, входящей в состав пакета Turbo Assembler;

компоновка (сборка) исполняемого модуля на основе объектного файла – осуществляется программой tlink.exe, входящей в состав пакета Turbo Assembler.

Текст программы на языке Ассемблер можно набрать в любом текстовом редакторе (файл должен содержать символы ASCII). Хотя в настоящее время существует достаточно большое количество IDE, позволяющих разрабатывать программы на языке Ассемблер, но в рамках первых четырех лабораторных работ (№№ 11 (3) – 12 (6)) программирование на языке Ассемблер будет изучаться под операционной системой MS-DOS (или ее эмуляторе DosBox, или в режиме консоли CMD ОС Windows), поэтому для набора текста программы будет использоваться простой текстовый редактор встроенный в FAR (для ОС Windows) или Norton Commander (для ОС MS-DOS).

В операционной системе MS-DOS возможно создание исполняемых модулей двух видов: COM и EXE. COM-файлы предназначены для создания небольших программ, весть код и данные которых умещаются в одном сегменте размером 64Kb. Структура программы на языке

Ассемблер для COM-программы как правило следующая:

.486 model tiny

Code SEGMENT use16

ASSUME cs:Code, ds:Code org 100h

start:

;------ Область команд -------------------------------

;сама программа, состоящая из команд процессора int 20h

;------ Область данных -------------------------------

;содержит описание данных

Code ENDS end start

Текст программы начинается с указания типа процессора (в данном случае 80386), который влияет на набор доступных для использования команд. Для указания процессора типа 80486 необходимо использовать .486, а процессора типа Pentium – .586. Далее указывается модель памяти: для COM-программ должна быть указана модель TINY. Так как вся программа целиком будет размещена в одном сегменте, то, как правило, описывается только сегмент кода программы. При его описании лучше указать использование 16-ти разрядной адресации (use16). После объявления сегмента можно с помощью директивы ASSUME указать транслятору, что с этим сегментом будут ассоциированы регистры CS и DS. Так как при загрузке COM-программы блок спецификации программы будет располагаться в начале сегмента, то транслятору

1

необходимо указать, что генерация адресов в сегменте будет осуществляться со смещением на 256 байт, что и делается с помощью директивы org (org 100h).

Метка начала выполнения программы start как правило располагается в самом начале сегмента. После нее идет сама программа, состоящая из процессорных команд. Завершение выполнения COM-программы осуществляется вызовом прерывания с номером 20h без каких либо параметров.

После команды завершения программы (INT 20h – прерывание MS-DOS 20h) можно объявлять данные программы с использованием операторов типов языка Ассемблер: db, dw, dd и т.д. Описание сегмента кода завершается строкой Code ENDS. В самом конце программы указывается строка, содержащая два слова: end start. Слово end указывает транслятору на конец программы, а слово start указывает на точку входа в программу (команду с которой начинается выполняться программа).

EXE-программы могут занимать более одного сегмента, поэтому при создании таких программ каждый сегмент описывается отдельно. В зависимости от используемой модели памяти количество сегментов в программе может быть различным (см. таблицу 1).

В рамках лабораторных работ при создании EXE-программ будет в основном

использоваться модель SMALL. Структура типовой EXE-программы как правило следующая:

.486

model small

Stk SEGMENT STACK use16 ASSUME ss:Stk

db 100h dup(?) Stk ENDS

Data SEGMENT use16 ASSUME ds:Data

;Описание данных

Data ENDS

Code SEGMENT use16 ASSUME cs:Code

start:

;Команды процессора mov ax, 4c00h

int 21h Code ENDS end start

Завершение выполнения EXE-программы осуществляется с помощью функции 4ch прерывания MS-DOS 21h. Для вызова этой функции необходимо в регистр AX записать значение 4c00h. В данном случае код завершения программы (значение регистра AL) будет равен нулю. После этого необходимо вызвать прерывание 21h с помощью команды INT.

Для трансляции программы в объектный код для программ обоих типов используется программа tasm.exe, входящая в состав пакета TASM 5 и располагающаяся в каталоге BIN. Для трансляции ассемблерного файла необходимо просто вызывать эту программу передав в

качестве параметра имя файла с исходным текстом программы. Например: tasm.exe program.asm

2

Если ошибок в программе не будет, то на экране будет выведено следующее сообщение:

Assembling file: program.asm Error messages: None Warning messages: None Passes: 1 Remaining memory: 399k

Также в текущем каталоге будет создан файл с именем program.obj. Если в программе были ошибки, то на экран будет выведено сообщение о неуспешной компиляции программы и

список найденных ошибок, например, в следующем виде:

Assembling file: program.asm

**Error** program.asm(16) Illegal instruction Error messages: 1

Warning messages: None Passes: 1 Remaining memory: 399k

Сборка исполняемого модуля для COM- и EXE-программ выполняется с помощью программы tlink.exe, которая также входит в состав пакета TASM 5. В параметрах этой

программе передается имя объектного файла, например: tlink.exe program.obj

В таком случае будет создан исполняемый модуль EXE-программы. Для создания COMпрограммы необходимо вызвать программу tlink.exe, указав дополнительный параметр /t,

например:

tlink.exe program.obj /t

Для отладки программ можно использовать отладчик td.exe, входящий в состав пакета TASM 5. Для загрузки программы в режиме отладки необходимо запустить эту программу,

указав в качестве параметров имя отлаживаемой программы (COMили EXE-файл), например: td.exe program.com

На экране появится окно отладчика (рисунок 1). Основное место окна занимает текст программы с указанием кодов команд. При загрузке программы ее первая команда будет следующей командой для выполнения. Строка, в которой содержится команда, которая будет выполняться следующей, выделяется символом ►, расположенным между адресом команды и ее кодом.

Рисунок 1 – Окно отладчика td.exe

3

Вправой части окна отображаются значения регистров процессора (в шестнадцатеричной системе счисления) и состояния флагов регистра флагов. Значения, которые изменились при выполнении последней команды, выделяются белым цветом. Флаги обозначены следующими символами: c – флаг переноса, z – флаг нуля, s – флаг знака, o – флаг переполнения, p – флаг паритета, a – дополнительный флаг переноса, i – флаг разрешения прерываний, d – флаг направления.

Внижней части находится окно, отображающее сегмент данных и сегмент стека. Внешний вид окно программы может быть изменено: на нем могут быть отображены другие окна (регистры сопроцессора, дампы памяти и т.д.). Управление содержимым окна отладчика и его параметрами осуществляется с помощью команд подменю View и Window главного меню программы.

При отладке программ можно использовать команды подменю Run главного меню программы. В этом меню расположены следующие основные команды (пункты):

Run (F9) – запуск программы на выполнение до конца или до первой точки останова,

Go to cursor (F4) – запуск программы до положения курсора (выделенной строки программы),

Trace into (F7) – трассировка с входом внутрь процедур,

Step over (F8) – трассировка без входа внутрь процедур,

Execute to … (Alt-F9) – выполнить до определенного адреса (запрашивается при выборе этой команды),

Until return (Alt-F8) – выполнять до первой команды возврата из процедуры,

Arguments … - указать параметры командной строки,

Program reset (Ctrl-F2) – перезапуск программы.

Управление точками останова осуществляется с помощью команд подменю Breakpoints.

Хотя легче и быстрее использовать горячую клавишу F2: установка точки останова в текущей строке курсора, если ее там не было, или сброс точки останова, если она там была.

Ход работы

Уточните у преподавателя, как будет осуществляться написание программ на ассемблере под операционную систему MS-DOS. Возможны следующие варианты:

в эмуляторе DosBox,

на виртуальной машине VMvare с установленной ОС MS-DOS 6.22,

в командной строке Windows или FAR manager.

Если выполнение лабораторных работ будет осуществляться в DosBox или на виртуальной машине, то там будет присутвовать только один диск С, на котором в каталоге TASM будет установлен пакет TASM5 (к каталогу C:\TASM\BIN будут прописаны пути). Разработку программ лучше всего осуществлять в каталоге ASM, созданном в корневой папке диска C. Также будет установлена программа Norton Commander (каталог NC на диске C).

Если разработка лабораторных работ будет осуществляться в командной строке Windows или FAR manager, то уточните у преподавателя, где установлен TASM. Программы можно создавать в своем каталоге на диске D.

Врамках первой программы на языке Ассемблер рассмотрим программу вывода на экран сообщения «Hello world» с использованием прямого доступа к видеобуферу в текстовом режиме.

Вэтом режиме видеобуфер располагается по адресу B800h:0000h. Это начало видеобуфера – левый верхний угол экран. Сам экран состоит из 25 строк по 80 символов в каждой строке. Каждый символ кодируется двумя байтами: младший байт – ASCII-код символа, старший байт – параметры цвета отображения символа. Обычно для вывода в текстовый видеобуфер используются регистр AX, в котором AL – код символа, AH – параметры цвета.

4

Здесь прияты следующие обозначения: I – яркость (1 – яркий, 0 – нет), R – наличие красной составляющей цвета, G – наличие зеленой составляющей цвета, B – наличие синей составляющей цвета.

Вывод сообщения будет осуществляться на десятой строке по центру экрана, т. е. с 35 символа этой строки. Смещение этого символа относительно начала видеобуфера можно рассчитать по следующим образом:

OFFSET = (10×80+35)×2=1670.

где 10 – номер строки, 80 – количество символов в строке, 35 – смещение от начала строки, 2 – размер одного знакоместа (код символа + параметры цвета) на экране.

Листинг для COM-программы:

Наберите текст этой программы и постройте исполняемый модуль COM-формата. Запустите программу. После выхода из программы видеобуфер рекомендуется очистить с помощью команды cls.

Запустите программу в отладчике. Выполните программу по шагам и с использованием точек останова. Когда освоите отладчик, переходите к следующей части лабораторной работы.

Листинг EXE-программы:

5

Запустите программу. После выхода из программы видеобуфер рекомендуется очистить с помощью команды cls.

Запустите программу в отладчике. Выполните программу по шагам и с использованием точек останова. Когда освоите отладчик, переходите к следующей части лабораторной работы.

Необходимо переделать программу следующим образом: изменить цвет фона на желтый, а цвет символов на синий, вывод сообщения осуществлять через символ, т. е. надпись должна приобрести следующий вид: H e l l o w o r l d !

Построить исполняемые модули COM- и EXE-формата. Проверить их работоспособность. Положительный результат продемонстрировать преподавателю.

Контрольные вопросы

1.Какая программа из пакета TASM предназначена получения файла с объектным кодом?

2.Какая программа из пакета TASM предназначена получения исполняемого файла формата

COM или EXE?

3.Какая программа из пакета TASM предназначена для отладки COMили EXE-программ?

4.Опишите содержимое основных окон отладчика.

5.Какие команды для трассировки программы доступны в отладчике?

6.Что такое модель памяти и какие виды моделей используются в MS-DOS?

7.Опишите структуру COM-программы.

8.Опишите структуру EXE-программы.

6