Азы Ассемблера

Системы счисления

2011-02-19T13:10:00.001+03:00

Система счисления (СС) – способ именования и изображения чисел с помощью символов,
имеющие определенные количественные значения.
В зависимости от способа отображения чисел, СС делятся на:

позиционные;
непозиционные.

В позиционных СС количественное значение каждой цифры зависит от ее места (позиции) в
числе.
В непозиционных СС цифры не меняют своего количественного значения при изменении их
расположения в числе.
Количество (P) различных цифр, используемых для изображения числа в позиционной СС,
называется основанием СС. Значения цифр лежат в пределах от 0 до P-1.
В общем случае запись любого смещенного числа в СС с основанием Р будет представляться
в следующем виде:

Нижние индексы определяют местоположение цифры в числе (разряд):
• положительные значения индексов – для целой части числа (m разрядов);
• отрицательные значения индексов – для дробной части числа (s разрядов).
Максимальное целое число, которое может быть представлено в m разрядах:

Минимальное значение, не равное 0 число, которое может быть записано в
s разрядах дробной части:

Двоичная система счисления имеет основание Р=2 и использует для представления
информации цифры 0 и 1.
Перевод осуществляется из двоичной СС в десятичную по формуле (*).
Например:
5 4 3 2 1 0-1-2-3
101110.101=25+23+22+21+2-1+2-3=32+8+4+2+0.5+0.125=46.625
Для перевода из десятичной СС в двоичную формула (*) преобразуется к виду:

Правило перевода:

Для перевода целой части числа ее, а затем и целые части получающихся частных от деления, следует последовательно делить на основание СС Р до тех пор пока очередная целая часть частного не станет равной 0. Остатки от деления, записанные последовательно снизу вверх, образуют целую часть числа в системе счисления с основанием Р.
Для перевода дробной части ее, а затем и дробные части получающихся
произведений, следует последовательно умножать на основание СС Р до тех
пор, пока очередная дробная часть не окажется равной 0 или не будет
достигнута нужная точность дроби. Целые части произведений, записанные
после запятой последовательно сверху вниз, образуют дробную часть числа в
СС с основанием Р.

2011-02-19T13:10:00.000+03:00

Извиняюсь, что отсутствовал пару дней. По итогам голосования решено было написать про двоичную арифметику и представление чисел в памяти, чем я собственно сейчас и занимаюсь.

2011-02-16T20:51:00.001+03:00

Написав о флагах, я подумал что, возможно, некоторые читатели не имеют представления о двоичной арифметике и представлении данных в памяти. Если вы считаете, что стоит осветить эти вопросы, проголосуйте.

Флаги

2011-02-14T19:46:00.000+03:00

В программе нередко требуется принять решение на основании результата только что исполненной микропроцессором команды. Например, Вам может понадобиться выполнить одни действия, если результат сложения оказался нулем и совсем другие действия в противном случае.
В 16-битовом регистре флагов фиксируется информация о текущем состоянии дел, которая может помочь Вашей программе принять решение. Шесть битов регистра служат для хранения состояний, а три других могут быть использованы для программного управления режимом работы процессора.

Флаги имеют следующие значения:

Бит 0, флаг переноса CF (carry flag), равен 1, если произошел перенос единицы при сложении или заем единицы при вычитании. В противном случае он равен нулю. Кроме того, CF содержит значение бита, который при сдвиге или циклическом сдвиге регистра или ячейки памяти вышел за их границы, и отражает результат операции сравнения. Наконец, служит индикатором результата умножения.
Бит 2, флаг четности PF (parity flag), равен 1, если в результате операции получено число с четным числом единиц в его битах. В противном случае он равен нулю. Флаг РF в основном используется в операциях обмена данными.
Бит 4, вспомогательный флаг переноса AF (auxiliary carry flag), аналогичен флагу CF, только контролирует перенос или заем для третьего бита данных.
Бит 6, флаг нуля ZF (zero flag), равен 1, если в результате операции получен нуль;
Бит 7, флаг знака SF (sign flag), имеет значение только при операциях над числами со знаком. Флаг SF равен 1, если в результате арифметической или логической операции, сдвига или циклического сдвига получено отрицательное число. В противном случае он равен нулю. Иными словами, SF дублирует старший (знаковый) бит результата независимо от того, имеет результат длину 8 или 16 битов.
Бит 8, флаг трассировки TF (trap flag), разрешает микропроцессору исполнять программу "по шагам" и используется при отладке программ.
Бит 9, флаг прерывания IF (interrupt enable flag), разрешает микропроцессору реагировать на прерывания от внешних устройств. Сбрасывание IF в нуль заставляет микропроцессор игнорировать прерывания до тех пор, пока IF не станет равным 1.
Бит 10, флаг направления DF (direction flag), заставляет микропроцессор уменьшать на единицу (DF = 1) или увеличивать на единицу (DF = 0) регистр(ы) индекса после выполнения команды для работы со строками. Если DF = 0, то микропроцессор 8088 будет обрабатывать строку "слева направо" (от младших адресов к старшим). Если DF = 1, то обработка пойдет в обратном направлении (от старших адресов к младшим или справа налево).
Бит 11, флаг переполнения OF (overflow flag), в первую очередь служит идентификатором ошибки при выполнении операций над числами со знаком. Флаг OF равен 1, если результат сложения двух чисел с одинаковым знаком или результат вычитания двух чисел с противоположными знаками выйдет за пределы допустимого диапазона значений операндов. В противном случае он равен 0. Кроме того, OF = 1, если старший (знаковый) бит операнда изменился в результате операции арифметического сдвига. В противном случае он равен 0. В сочетании с флагом CF флаг OF указывает длину результата умножения. Если старшая половина произведения отлична от нуля, то OF и CF равны 1; в противном случае оба эти флага равны 0. Наконец, OF =0, если частное от деления двух чисел переполняет результирующий регистр.

На рисунке заштрихованы позиции неиспользуемых битов.

2011-02-14T18:28:00.000+03:00

Хоть это и совершенно не относится к теме блога, однако хочу всех поздравить с этим тёплым праздником в холодное время года.
Чуть позже допишу часть про регистр флагов.

2011-02-13T15:47:00.000+03:00

Господа, у моего блога много посещений, но это сосем не то, что нужно. Постарайтесь больше спрашивать (ну хотя пока ещё не о чем спрашивать) или можем общаться на отвлечённые темы.

Внутренние регистры

2011-02-13T13:15:00.002+03:00

Так как мы занимаемся программированием микропроцессора, то логичнее всего начать эту тему с обсуждения внутренних регистров микропроцессора, доступных для использования. На рисунке показаны три группы регистров данных, и адресов, 16-битовый указатель команд IP и 16-битовый регистр флагов.

Регистры данных

В зависимости от того, чем Вы оперируете: 16-битовыми словами или 8-битовыми байтами, регистры данных можно рассматривать как четыре 16-битовых или восемь 8-битовых регистров. В первом случае регистры имеют имена АХ, ВХ, СХ, DX. Эти регистры образованы из 8-битовых регистров AL, АН, BL, ВН, CL, СН, DL и DH. Здесь L и Н означают младшие (low) и старшие (high) байты 16-битовых регистров. Например, регистры AL и АН образуют соответственно младший и старший байты регистра АХ.

Регистры сегментов

В ЭВМ, сконструированных на базе процессоров 8088, программы и данные хранятся в отдельных областях памяти. Эти области (или сегменты) могут иметь объем до 64 Кбайт. Процессор может иметь дело одновременно с четырьмя сегментами. Начальные адреса этих сегментов содержатся в его четырех регистрах сегментов. Эти регистры выполняют следующие функции:

-регистр сегмента команд CS (code segment) указывает на сегмент, содержащий текущую исполняемую программу.

-регистр сегмента стека SS (stack segment) указывает на текущий сегмент стека. Стек представляет собой область памяти, используемую для временного хранения данных и адресов.

-регистр сегмента данных DS (data segment) указывает на текущий сегмент данных, обычно содержащий используемые в программе переменные.

-регистр дополнительного сегмента ES (extra segment) указывает на текущий дополнительный сегмент, который используется при выполнении операций над строками.

Регистры указателей и индексов

Для вычисления адреса команды в сегменте команд микропроцессор извлекает номер блока памяти из регистра CS, а смещение - из регистра IP. Подобным образом за счет выбора номера блока из соответствующего регистра сегмента, а смещения - из другого регистра осуществляется доступ к данным других сегментов. Для доступа к сегменту данных микропроцессор извлекает номер блока из регистра DS, а смещение - из регистра ВХ или индексного регистра (SI или DI). Для доступа к сегменту стека микропроцессор извлекает номер блока из регистра SS, а смещение - из регистра указателя (SP или ВР). Выбирая номер блока из регистра ES, микропроцессор может также получить доступ к дополнительному сегменту.

2011-02-13T13:04:00.000+03:00

Очень удивлён тем, что по моим ссылкам кто-то пришёл и даже отписался. Ну тогда мои усилия не напрасны и стоит попробовать продолжить этот блог. Постараюсь для вас, дорогие читатели.

Сегменты и смещения

2011-02-12T15:57:00.002+03:00

У большинства микропроцессоров адрес ячейки памяти представляет собой одно число. А у микропроцессора 8088 адрес каждой ячейки памяти задается двумя числами: номером блока и смещением. Такой странный метод адресации обусловлен тем, что команды программы для микропроцессора 8088 и ее данные должны располагаться в разных частях памяти, другими словами, в разных сегментах. Если, например, Вам требуется адресоваться к ячейке с данными, то микропроцессору 8088 понадобится адрес блока памяти, с которого начинается сегмент данных (из регистра сегмента данных), и позиция желаемой ячейки в этом сегменте (ее смещение). Вспомните, как ищут в городе чей-нибудь дом: сначала находят улицу (считайте ее сегментом), а затем дом с нужным номером (смещением) на этой улице. К счастью Вам достаточно задавать только смещение, а номер блока микропроцессор выберет сам.

Адресация

2011-02-12T13:18:00.000+03:00

Ну пока-что заходят только мои знакомые лица, но надеюсь на лучшее.

Так как у микропроцессора 8088 указатель команд и адресные регистры имеют по 1 Кбитов, то можно подумать, что он способен адресоваться к памяти объемом не более 64 Кбайт (65 536 байт), т. е. имеет стандартный для 8-битовых микропроцессоров диапазон адресов. Однако на самом деле микропроцессор 8088 всегда генерирует 20-битовые адреса. Он делает это за счет добавления 16-битового смещения к содержимому регистра сегмента, умноженному на 16. Таким образом:

физический адрес = смещение + 16 • (регистр сегмента)

В действительности, микропроцессор вместо умножения на 16 использует содержимое регистр сегмента так, как если бы оно имело четыре дополнительных нулевых бита

Добавление нулей аналогично умножению, поскольку при каждом сдвиге на одну позицию влево двоичное число удваивается. Следовательно, перемещение значения регистра сегмента на четыре позиции влево умножает его на16:2*2*2*2=16.

Например, если смешение адреса имеет значение 10Н, где суффикс Н обозначает шестнадцатеричное число, а регистр сегмента содержит 2000Н, то микропроцессор произведет вычисление физического адреса следующим образом (операнды показаны в двоичном виде):

0000 0000 0001 0000 (смещение)

+ 0010 0000 0000 0000 0000 (номер блока)

0010 0000 0000 0001 0000 (физический адрес).

Следовательно, мы получим 20-битовый адрес ячейки памяти 20010Н.

Имея в своем распоряжении 20-битовый адрес, микропроцессор 8088 может получить доступ к любому из 1 048 576 байт. (Данное значение называется "мегабайт" (Мбайт); 1 Мбайт = 1024 Кбайт.) Это в 16 раз превышает диапазон адресов микропроцессора 8088!

Указатели команд

2011-02-11T20:48:00.000+03:00

Большинство микропроцессоров выполняют программу следующим образом: извлекают из памяти очередную команду, исполняют ее, затем извлекают следующую команду и т. д. Этот подход, естественно, приводит к простоям, так как микропроцессор должен перед исполнением команды подождать ее извлечения из памяти.
Одна из них, интерфейс шины (Bus Interface Unit), извлекает команды из памяти и осуществляет передачу данных между исполнительными компонентами и "внешним миром". Другая компонента, операционный блок (Execution Unit), только исполняет команды. Так как эти компоненты независимы, то интерфейс шины может извлекать новую команду из памяти в то самое время, когда операционный блок исполняет ранее извлеченную команду.

Как только интерфейс шины извлекает команду, он передает ее на конвейер микропроцессора. Так как интерфейс шины не знает порядка исполнения команд программы, то ом всегда извлекает команды с последовательно возрастающими адресами. Операционному блоку приходится ждать извлечения команды из памяти только в тех случаях, когда в программе управление передается не следующей команде, а какой-то другой.

Указатель команд (IP - instruction pointer). Так как регистр IP имеет столь специфическое назначение, то Вы не можете выполнять арифметические операции над его содержимым. Однако микропроцессор имеет команды, одни из которых изменяют содержимое регистра IP, а другие помещают его в стек и извлекают обратно.

Ну чтож, начнём.

2011-02-11T20:41:00.000+03:00

В этом бложике хочу попробовать возбудить интерес людей к языкам Ассамблера.
Поскольку я только студент, попрошу не кидать сразу камнями, а помочь конструктивной критикой.
Сначала я хотел сразу начать с 64-разрядного ассамблера, но всё же решил начать с самых азов.

Итак, начнём со старого-старого tasm'a.