assembler_na_primeraxbazovyy_kurs_rudolf_marek

Глава 6. Прочие команды

Оператор SEG — смена сегмента

При создании больших программ для реального режима процессора нам нужно использовать для кода и данных несколько сегментов, чтобы обойти проблему 16-битной адресации. Пока будем считать, что сегмент — это часть адреса переменной.

С помощью оператора SEG в сегментный регистр может быть загружен адрес сегмента, где физически расположена переменная:

В наших учебных программах на сегментные регистры можно не обращать внимания, потому что они содержат одно и то же значение. Поэтому оператор SEG нам пока не понадобится.

6.8. Советы по использованию команд

Теперь, когда вы уже познакомились с основными командами, самое время поговорить об оптимизации кода программы.

Сегодня, когда компьютеры очень быстры, а память стоит очень дешево, почти никто не считается ни со скоростью работы программы, ни с объемом занимаемой памяти. Но язык ассемблера часто применяется в особых ситуа­ циях — в «узких местах», где быстродействие или малый размер программы особенно важны. Удачным подбором команд можно существенно сократить размер программы или увеличить ее быстродействие — правда, при этом по­ страдает удобочитаемость. Ускорить работу программы иногда можно также путем правильного выделения памяти.

Директива ALIGN — выравнивание данных в памяти

Мы знаем, что процессоры работают с регистрами на порядок быстрее, чем с операндами, расположенными в памяти. Поэтому желательно выполнять все вычисления в регистрах, сохраняя в памяти только результат.

При обработке больших массивов частые обращения к памяти неизбежны. Скорость доступа к памяти можно увеличить, если размещать данные по адресам, кратным степени двойки. Дело в том, что между памятью и про-

93

Ассемблер на примерах. Базовый курс

цессором имеется система буферов памяти, недоступная программисту. Эти буферы содержат блоки чаще всего используемых данных из основной памяти или несохраненные данные. «Выравнивание» данных по некоторым адресам «освобождает» буферы, поэтому данные обрабатываются быстрее.

К сожалению, каждый тип процессора предпочитает свой тип выравнивания. Мы можем сообщить компилятору требуемый тип директивой ALIGN. Ее аргумент — то число, по адресам, кратным которому, требуется размещать данные:

align 4 ;размещает данные по адресам, кратным 4 align 16 ;размещает данные по адресам, кратным 16

Загрузка значения в регистр

Много обращений к памяти можно исключить, если отказаться от непосред­ ственных операндов, что положительно скажется на быстродействии про­ граммы. Например, как мы привыкли инициализировать счетчик? Командой MOV, которая копирует в регистр значение 0? Намного рациональнее для этого использовать логическую функцию XOR (если ее аргументы одинаковы, результат равен 0):

Эта команда будет выполнена быстрее и займет меньше памяти, чем

Но нужно помнить, что XOR изменяет регистр признаков, поэтому ее нужно использовать только в тех случаях, когда его изменение не имеет значения.

Другой часто используемой парой инструкций являются:

Этот фрагмент кода загружает в ЕАХ значение 1. Если использовать DEC вместо INC, в ЕАХ будет значение -1.

Оптимизируем арифметику

Если вам нужно добавить к значению константу, то имейте в виду, что не­ сколько команд INC будут выполнены быстрее, чем одна ADD. Таким образом, вместо команды

94

Глава 6. Прочие команды

Помните, что ни INC, ни DEC не устанавливают флаг переноса, поэтому не ис­ пользуйте их в 64-разрядной арифметике, где используется перенос. Зато при вы­ числении значения адреса вы можете смело использовать INC и DEC, поскольку арифметические операции над адресами никогда не требуют переноса.

Вы уже знаете, что для быстрого умножения и деления можно использовать поразрядные сдвиги влево и право. Умножение можно выполнять также с помощью команды LEA, которая вычисляет эффективный адрес второго операнда. Вот несколько примеров:

Операции сравнения

Очень часто нам нужно проверить какой-то регистр на наличие в нем 0. Со­ всем не обязательно использовать для этого СМР, можно использовать OR или TEST. Таким образом, вместо команд

Если оба операнда команды OR имеют одно и то же значение, первый операнд сохраняется. Кроме того, команда изменяет регистр признаков: если результат операции OR нулевой, то нулевой признак (ZF) будет установлен в 1.

Любая арифметическая команда устанавливает флаг нуля, поэтому совсем не обязательно использовать СМР для проверки на 0. Можно сразу исполь­ зовать jz:

dec еах

jz now_zero ;переход, если ЕАХ после декремента равен 0

Иногда нужно узнать, содержит ли регистр отрицательное число. Для этого можно использовать команду TEST, которая вычисляет логическое И, но не сохраняет результат, а только устанавливает флаги регистра признаков. Флаг знака SF будет установлен в 1, если результат отрицательный, то есть если старший бит результата равен 1. Значит, мы можем выполнить TEST с двумя одинаковыми операндами: если число отрицательное, то флаг SF будет установлен (логическое И для двух отрицательных чисел даст 1 (1 AND 1 = 1) в старшем бите, то есть SF=1):

95

Ассемблер на примерах. Базовый курс

Разное

Обычно вместо нескольких простых команд проще использовать одну слож­ ную (например, LOOP или команды для манипуляций со строками). Очень часто такой подход и правильнее: сложные команды оптимизированы и могут выполнить ту же самую функцию быстрее, чем множество простых команд.

Размер исполняемого файла может бьпь уменьшен, если оптимизировать пере­ ходы. По умолчанию используется «средний шаг» — near, но если все цели находятся в пределах 128 байтов, используйте короткий тип перехода (short). Это позволит сэкономить один-три байта на каждом переходе.

96

Глава 7 Полезные фрагмен ты кода

Простые примеры

Преобразование числа в строку

Преобразование строки в число

Ассемблер на примерах. Базовый курс

В этой главе мы представим несколько подпрограмм, которые можно исполь­ зовать в большинстве ваших ассемблерных программ. Мы будем рассматривать только системно-независимый код, одинаково пригодный для любой опера­ ционной системы. Программы, использующие особенности операционных систем, будут рассмотрены в следующих главах.

7.1. Простые примеры

Начнем с нескольких простых примеров, которые помогут уменьшить «про­ пасть» между языком высокого уровня и ассемблером.

Сложение двух переменных

Задача: сложить два 32-разрядных числа, содержащихся в переменных numberl и number2, а результат сохранить в переменной result .

Сначала нужно выбрать регистры, куда будут загружены нужные значения. Затем нужно сложить эти регистры, а результат записать в переменную re­ sult:

Мы можем переписать программу, используя «на подхвате» регистр ЕАХ:

mov eax,[numberl] ;EAX = "numberl" add eax,[number2] ;EAX = EAX + number2

mov [result],eax ;сохраняем результат в переменной result

98

Глава 7. Полезные фрагменты кода

Сложение двух элементов массива

Задача: сложить два 32-битных числа. Регистр EDI содержит указатель на первое слагаемое, второе слагаемое расположено непосредственно за первым. Результат записать в EDX.

Фактически мы имеем массив из двух 32-битных чисел, адрес которого задан указателем в регистре EDI. Каждый элемент массива занимает 4 байта, сле­ довательно, второй элемент расположен по адресу, на 4 байта большему.

Дополним программу загрузкой регистра EDI:

;в EDX будет равен 3

В следующем пункте мы расскажем, как работать с массивами в цикле.

Суммируем элементы массива

Задача: вычислить сумму массива 8-разрядных чисел, если в ESI загружен адрес первого элемента массива. Массив заканчивается нулевым байтом.

Сумма 8-разрядных чисел может оказаться числом большей разрядности, по­ этому на всякий случай отведем для хранения результата 32-битный регистр. Элементы массива будут суммироваться до тех пор, пока не будет встречен нулевой байт.

array db 1,2,3,4 5,6,7,8,0 ;инициализируем массив. ;Сумма (ЕВХ) должна быть равна 3 6

99

Ассемблер на примерах. Базовый курс

Рис. 7.1. Блок-схема алгоритма суммирования массива

Чет и нечет

Задача: определить, четное или нечетное значение содержит регистр АХ.

Четное число отличается от нечетного тем, что его младший бит равен нулю. Используя SHR, мы можем сдвинуть этот бит в CF, а затем проверить этот бит, выполнив условный переход.

Как обычно, мы можем переписать этот фрагмент кода проще:

Обратите внимание, что мы тестировали только AL, а не весь регистр АХ. Старшие биты АХ для проверки четности совершенно не нужны.

100

Глава 7. Полезные фрагменты кода

Перестановка битов в числе

Задача: реверсируем порядок битов числа, сохраненного в AL, то есть пере­ ставим младший бит на место старшего, второй справа — на место второго слева и т.д. Полученный результат сохраним в АН.

Например, наше число равно 0x15, то есть 00010101b. После реверсирования мы получим его «зеркальное отображение»: 10101000b, то есть 0хА8.

Как обычно, поставленную задачу можно решить несколькими способами. Можно «пройтись» по всем битам AL так, как показано в параграфе о битовых массивах, проверяя значение отдельных битов и устанавливая в соответствии с ним значения отдельных битов АН, но это не лучшее решение.

Оптимальным в нашем случае будет использование инструкций сдвига и ро­ тации. Например, используя SHR (как в предыдущем примере), мы можем «вытолкнуть» один бит в CF (флаг переноса) и, используя RCL, переместить этот бит в младший бит операнда. Повторив это действие 8 раз, мы решим поставленную задачу.

Проверка делимости числа нацело

Задача: определить, заканчивается ли десятичная запись числа цифрой нуль.

Простого сравнения битов здесь недостаточно, мы должны разделить число на 10 (ОхА). Операция целочисленного деления помещает в регистр AL частное, а в регистр АН — остаток. Нам останется только сравнить остаток с нулем: если число делится нацело, то передадим управление на метку YES.

Для определенности считаем, что наше число находится в регистре АХ:

yes :

101

Ассемблер на примерах. Базовый курс

7.2. Преобразование числа в строку

Чтобы вывести число на экран, нужно преобразовать его в строку. В высоко­ уровневых языках программирования это действие давно стало тривиальным: для преобразования числа в строку достаточно вызвать всего одну функцию. А вот на языке ассемблера эту подпрограмму еще нужно написать, чем мы и займемся в этом параграфе.

Как бы мы решали эту задачу на С? Делили бы в цикле на 10 и записывали остатки, преобразуя их в символы цифр добавлением кода цифры 0 (см. та­ блицу кодов ASCII, рис. 1.2). Цикл повторялся бы до тех пор, пока частное не стало бы нулем. Вот соответствующий код:

#include <unistd.h> void main(void) { unsigned int number; char remainder; number=12345 678; while (number 1= 0)

{

remainder = (number % 10)+'0';

/* remainder = number mod 10 + char('0') */ number /=10; /* number = number div 10*/ printf("%c",remainder);

}

}

Рис. 7.2. Блок-схема алгоритма преобразования числа в строку

102