labs&konspeckts / SP_ukr / asm_5

Управління пам'яттю процесора

Пам'ять - це місце, де зберігаються програми, записані в машинному коді і дані, необхідні для роботи програм. В процесорах Intel x86 програми і дані знаходяться в одній і тій же пам'яті і для доступу до них існують дві шини - шина адреси (ША) і шина даних (ШД).

Уявімо пам'ять як послідовність байтів, кожен з яких має свій порядковий номер-адресу. Для виконання будь-яких операцій з певною ділянкою пам'яті процесору необхідно вказати адресу першого байта цієї ділянки, подавши його на шину адреси. Після цього шина даних буде пов'язана з комірками, що знаходяться за вказаною адресою і через неї можна здійснювати необхідні операції.

Різні процесори мають різну розрядність ША і ШД. Розрядність ША визначає максимально можливу адресу в пам'яті, а розрядність ШД дорівнює кількості біт, що пересилаються між процесором і пам'яттю за раз.

У 8086 шина адреси складається з 20 ліній, а шина даних - з 16 ліній, тобто процесор може адресувати 2²⁰ байт (1 Мегабайт) пам'яті, при цьому одночасно пересилається по 16 біт (2 байти).

Для того, щоб вирішити проблему адресації 16-бітовим процесором пам'яті більшої, ніж 2¹⁶ байт (64 Кілобайта), в 8086 використовується механізм сегментації. Фізична (20-бітна) адреса логічно представляється двома 16-бітними компонентами - сегментом і зміщенням, які прийнято розділяти знаком «:».

Сегментна компонента задає адресу початку блоку пам'яті (сегмента), розміром 64 кілобайт, а зміщення - кількість байт від початку сегмента до необхідної ділянки. Процесор використовує дуже просту схему визначення фізичної адреси:

Логічна адреса = сегмент: зміщення. Фізична адреса = сегмент * 16 + зміщення.

Звичайно, 16-бітове зміщення дозволяє одну і ту ж адресу задати різними парами сегмент: зміщення. Наприклад, фізичну адресу 65 можна задати як 0:65, 1:49, 2:33, 3:17 і 4:0, але у відлагоджувачі (debugger) ми їх побачимо в 16-річному коді.

В 80386 ША і ШД містять по 32 лінії. Але для сумісності з 8086, в реальному режимі адресувати можна тільки мегабайт пам'яті, хоча на шину даних вже можна передавати подвійні слова (32 біта).

Мета роботи: Вивчити адресацію даних у пам'яті відеобуфера і сегментах різних типів

Адресація даних в пам'яті відеобуфера

Все, що зображено на моніторі - і графіка, і текст, одночасно присутнє в пам'яті, вбудованої в відеоадаптер. Для того щоб зображення з'явилося на моніторі, воно має бути записане в пам'ять відеоадаптера.

Сучасні відеоконтролери підтримують різноманітні текстові та графічні режими виведення інформації на екран, які відрізняються роздільністю, палітрою кольорів, частотою кадрової розгортки і т. д.

Текстові режими розрізняють за роздільністю (числа відображуваних символів по горизонталі і вертикалі) і кольоровою палітрою (можливий монохромний або 16-кольоровий режим)

Для графічних режимів основною ознакою класифікації є кількість одночасно відображених кольорів і, відповідно, кількість двійкових розрядів, необхідних для зберігання однієї точки зображення. Кілька типів режимів:

Режим	Роздільність	Кількість кольорів	Адреса відеобуфера
Текстовий кольоровий	80х25	16	В800h
Текстовий монохромний	80х25	2	В000h
Кольоровий графічний	320х200	16	А000h
Кольоровий графічний	640х200	16	А000h

Для текстових режимів відводиться спеціальна область пам'яті, що починається з абсолютної адреси B800h: 0000h і закінчується на B800h: FFFFh, тобто 4000 байт, так що на кожну з 2000 позицій екрану доводиться 2 байта (25 рядків х 80 символів). Перший байт містить АSCII код символу. Апаратура дисплея перетворює номер коду АSCII в зв’язаний з ним символ і посилає його на екран. Другий байт ( байт атрибутів) містить інформацію про те, як повинен бути виведений даний символ. Для монохромного дисплея він встановлює, підкреслення символу, виділення яскравістю або негативом і т.д. У кольорових системах байт атрибутів встановлює основний і фоновий кольори символу.

Значення байта - атрибута	Колір символу
0	black
1	blue
2	green
3	cyan
4	red
5	magenta
6	brown
7	white
8	gray
9	light blue
10	light green
11	light cyan
12	light red
13	light magenta
14	yellow
15	bright white

Формат кодування кольору символу показаний на рис 1:

• біти 0-3 – колір символу

• біти 4-6 – колір фону

• біт 7 – мигання (0 – звичайний текст, 1- мигаючий текст )

7

6

5

4

3

2

1

0

Мигання

Рис 1

У текстових режимах за адресою B800h: 0000h лежить байт з кодом символу, що знаходиться у верхньому лівому куті екрана; за адресою B800h: 0001h лежить атрибут цього символу; за адресою B800h: 0002h лежить код другого символу у верхній частині екрана і т.д.

Таким чином, будь-яка програма може вивести текст на екран простою командою пересилання даних, не вдаючись до жодних спеціальних функцій DOS або BIOS.

Адресація даних в сегментах різних типів

Дані можуть зберігатися не тільки в сегменті даних, а й у сегменті коду і в стеку. Особливість зберігання даних в сегменті коду в тому, що вони не повинні оброблятися як команди. Тому дані зазвичай визначають або до точки входу, або між безумовним переходом і міткою переходу:

jmp met

дані

met:

або після останньої команди завершення програми.

У сегменті стека дані можуть визначатися, якщо стек має достатню глибину, тобто (sp)> = 40h, оскільки стек використовується одночасно і системними перериваннями.

Завдання на лабораторну роботу

1. Написати програму для процесора 80386, яка пересилає символьний рядок, з ім'ям і номером варіанта студента. Рядок визначений в одному з сегментів (за варіантом).

2. Рядок символів, що містить ім'я і номер варіанта студента переслати в масив двобайтних слів за певною адресою відеобуфера. Вивести рядок кольором відповідно до варіанта.

Використовувати відлагоджувач (перегляд рядка через ALT + F5)

3. Рядок символів, що містить ім'я і номер варіанта студента переслати також в сегмент коду і стека. Для здачі роботи відкрити відлагоджувач і показати один і той же вміст дампів пам'яті в сегментах коду і стека, а також на екрані.

Таблиця варіантів:

№	Місцезнаходження рядка-джерела	Колір	Номер рядка екрану для виведення
101	В сегменті даних	black	1
102	В сегменті коду до точки входу	blue	2
103	В сегменті коду після команди виходу в ОС	green	3
104	В сегменті коду після безумовного переходу	cyan	4
105	В сегменті стека	red	5
106	В сегменті даних	magenta	6
107	В сегменті коду до точки входу	brown	7
108	В сегменті коду після команди виходу в ОС	white	8
109	В сегменті коду після безумовного переходу	gray	9
110	В сегменті стека	light blue	10
111	В сегменті коду після безумовного переходу	light green	11
112	В сегменті стека	light cyan	12
113	В сегменті даних	light red	13
114	В сегменті коду до точки входу	light magenta	14
115	В сегменті коду після команди виходу в ОС	yellow	15
116	В сегменті у після безумовного переходу	bright white	16
117	В сегменті стека	black	17
118	В сегменті даних	blue	18
119	В сегменті коду до точки входу	green	19
120	В сегменті коду після команди виходу в ОС	cyan	20
121	В сегменті коду після безумовного переходу	red	21
122	В сегменті стека	magenta	22
123	В сегменті коду після безумовного переходу	brown	23
124	В сегменті стека	white	24
125	В сегменті даних	gray	25
126	В сегменті коду до точки входу	light blue	1
127	В сегменті коду після команди виходу в ОС	light green	2
128	В сегменті коду після безумовного переходу	light cyan	3
129	В сегменті стека	light red	4
130	В сегменті даних	light magenta	5
131	В сегменті коду до точки входу	yellow	6
132	В сегменті коду після команди виходу в ОС	bright white	7
201	В сегменті коду після безумовного переходу	black	8
202	В сегменті стека	blue	9
203	В сегменті коду після безумовного переходу	green	10
204	В сегменті стека	cyan	11
205	В сегменті даних	red	12
206	В сегменті коду до точки входу	magenta	13
207	В сегменті коду після команди виходу в ОС	brown	14
208	В сегменті коду після безумовного переходу	white	15
209	В сегменті стека	gray	16
210	В сегменті даних	light blue	17
211	В сегменті коду до точки входу	light green	18
212	В сегменті коду після команди виходу в ОС	light cyan	19
213	В сегменті коду після безумовного переходу	light red	20
214	В сегменті стека	light magenta	21
215	В сегменті коду після безумовного переходу	yellow	22
216	В сегменті стека	bright white	23
217	В сегменті даних	black	24
218	В сегменті коду до точки входу	blue	25
219	В сегменті коду після команди виходу в ОС	green	1
220	В сегменті коду після безумовного переходу	cyan	2
221	В сегменті стека	red	3
222	В сегменті даних	magenta	4
223	В сегменті коду до точки входу	brown	5
224	В сегменті коду після команди виходу в ОС	white	6
225	В сегменті коду після безумовного переходу	gray	7
226	В сегменті стека	light blue	8
227	В сегменті коду після безумовного переходу	light green	9
228	В сегменті стека	light cyan	10
229	В сегменті коду після безумовного переходу	black	8
230	В сегменті стека	blue	9
231	В сегменті коду після безумовного переходу	green	10
232	В сегменті стека	cyan	11
301	В сегменті коду після команди виходу в ОС	yellow	15
302	В сегменті коду після безумовного переходу	bright white	16
303	В сегменті стека	black	17
304	В сегменті даних	blue	18
305	В сегменті коду до точки входу	green	19
306	В сегменті коду після команди виходу в ОС	cyan	20
307	В сегменті коду після безумовного переходу	red	21
308	В сегменті стека	magenta	22
309	В сегменті коду після безумовного переходу	brown	23
310	В сегменті стека	white	24
311	В сегменті даних	gray	25
312	В сегменті коду до точки входу	light blue	1
313	В сегменті коду після команди виходу в ОС	light green	2
314	В сегменті коду після безумовного переходу	light cyan	3
315	В сегменті стека	light red	4
316	В сегменті даних	light magenta	5
317	В сегменті коду до точки входу	yellow	6
318	В сегменті коду після команди виходу в ОС	bright white	7
319	В сегменті коду після безумовного переходу	black	8
320	В сегменті стека	blue	9
321	В сегменті коду після безумовного переходу	green	10
322	В сегменті стека	cyan	11
323	В сегменті даних	red	12
324	В сегменті коду до точки входу	magenta	13
325	В сегменті коду після команди виходу в ОС	brown	14
326	В сегменті коду після безумовного переходу	white	15
327	В сегменті стека	gray	16
328	В сегменті даних	light blue	17
329	В сегменті коду до точки входу	light green	18
330	В сегменті коду після команди виходу в ОС	light cyan	19
331	В сегменті коду після безумовного переходу	light red	20
332	В сегменті стека	light magenta	21