Katolícka univerzita v Ružomberku Pedagogická fakulta
programovací jazyk
ASSEMBLER
1. ročník
IN-FY
1. ročník
IN-FY
Na úvod Pracovať priamo so zdrojovým kódom je pre človeka veľmi zložité, pretože programy v strojovom kóde sú postupnosťami veľmi komplikovane formátovaných čísel. Preto bolo potrebné vytvoriť jazyk, ktorý by bol zrozumiteľný pre človeka a zároveň by bol transformovateľný do strojového kódu. Assembler – jazyk symbolických adries je programovací jazyk, v ktorom každý kód inštrukcie generuje jednu inštrukciu strojového jazyka, viazanú na konkrétny procesor počítača (napríklad v Céčku sa kódový príkaz už neviaže na konkrétny počítač alebo operačný systém). Jazyk nízkej úrovne znamená, že assembler pracuje priamo len so štandardnými dátovými typmi ako sú znaky, celé a reálne čísla, pomocou ktorých možno skontrolovať fungovanie styku počítača s prostredím.
Základné pojmy Inštrukcia procesoru – základný prvok činnosti, ktorú vykonáva procesor (Central Processor Unit). Register – (register procesoru) malá pamäťová oblasť umiestnená vo vnútri procesoru, v mieste s najrýchlejším prístupom procesoru k pamäti. Register je pomenovaný a je veľmi malý – možno do neho uložiť obvykle len niekoľko bitov informácií. Je používaný ako dočasný pamäťový priestor pre rozpracované medzi výsledky operácií. Adresa – celé číslo, ukazujúce na miesto v pamäti Prerušenie – je udalosť, pri ktorej procesor prestane vykonávať inštrukcie práve vykonávaného programu a dočasne začne vykonávať program iný, obsluhujúci prerušenie ALU (aritmeticko logická jednotka) – Vykonáva operácie spojené so spracovaním dát: matematické, logické a posuvy (rotácie). Pamäť – (memory) zariadenie umožňujúce uchovať informácie (konkrétne binárne kódovaných dát). Adresa v pamäti – číselné označenie miesta v pamäti Radič – zariadenie prevádzajúce príkazy v symbolickej forme (inštrukcii) na postupnosť signálov ovládajúcich pripojene zariadenie
Strana č.: 1
1. ročník
IN-FY
Dátové typy Základnou a ďalej nedeliteľnou jednotkou informácie je jeden bit je odvodený z anglického slova BInary digiT – binárna číslica. V dvojkovej (binárnej) sústave môže číslica nadobúdať iba hodnotu 0 alebo 1, ide o elementárne rozhranie stavu pravda – nepravda, vypnuté – zapnuté. Na dvojkovej logike sú postavené všetky logické obvody a z logických zase počítač. Jeden bit je zároveň najmenšie množstvo informácie, ktorú môže z pamäti prečítať alebo do pamäti zapísať. V jednom byte môžeme uložiť číslo 0 – 255 (28 = 256 rôznych čísel). Ak nestačí tento rozsah, môžeme použiť slovo, ktoré má rozsah 0 – 65535 (216 = 65536 čísel), alebo dvoj slovo s rozsahom 0 – 4294967295 (232 = 4294967256 rôznych čísel). Bity čísla môžeme zoskupovať.
Obr. 1.: Skupina štyroch bitov sa nazýva nibble alebo pol slovo (húsenica). H.O. – high order (vyššie poradie), L.O. – low order (nižšie poradie)
Počítač nepracuje s jednotlivými bitmi, ale s ich skupinami, napr.: osem bitov tvorí elementárny dátový typ, označovaný ako byte (slabika). Prečo práve osem? Odpoveď hľadajme u vývojárov firmy IBM, ktorý projektovali prvé počítače. Ďalej môžeme zoskupovať a vytvárať slovo (word), dvoj slovo (dword): 1 byte = 8 bitov 1 word = 2 byte = 16 bitov 1 dword = 4 byte = 32 bitov
Strana č.: 2
1. ročník
IN-FY
Mikroprocesor 80386 Mikroprocesor 80386 je plne tridsaťdva bitový, čo znamená, že môže pracovať až s 4 GB operačnej pamäte (232 byte). Keďže je aj zbernica tridsaťdva bitová, môže procesor spracovávať alebo ukladať vo svojich registroch taktiež číslo (dáta) o šírke tridsaťdva bitov (odpovedá typu LongInt v programovacom jazyku Pascal). Aby sme mohli programovať v Assemblery, musíme poznať registre.
Obr. 2.: Registre 80386
Registre EAX, EBX, ECX, EDX - patria do skupiny univerzálnych registrov - možno ho rozdeliť na horných šestnásť bitový register AX, BX, CX, DX a na dolný, ktorý je nepomenovaný. Horné registre možno rozdeliť na podmnožiny – na dva osem bitové registre, ktoré sa volajú AL – AH, BL – BH, CL – CH, DL – DH.
Registre EBP, ESP, EIP - patria do skupiny ukazovacích registrov ESP (SP) - je ukazovateľom na pamäť, kde je uložený vrchol zásobníku. EIP (IP, instruction pointer) – ukazuje do pamäti na inštrukciu, ktorá sa bude spracovávať ako nasledujúca. Tento register mení priamo radič mikroprocesoru podľa toho, ako vyberá inštrukcie z pamäti.
Strana č.: 3
1. ročník
IN-FY
Registre ESI, EDI - patria do skupiny indexových registrov SI – source index DI – destination index -
možno ich využiť k uloženiu nejakých dát, nikto nám nezakazuje, že musí skutočne obsahovať nejakú adresu
Registre DS, GS, FS, SS, CS, ES - patria do skupiny segmentových registrov, ktoré sa podieľajú na výpočte skutočnej adresy (adresy, ktorá sa bude vysielať po adresovej zbernici).
Registre príznaku EFLAGS - Obsahuje jednotlivé príznaky (vlajky) indikujúce prevažne stav atitmeticko – logickej jednotky mikroprocesoru.
Inštrukcie Assembleru Program je tvorený dvoma druhmi kľúčových slov: -
Direktívami - nevytvárajú kód programu, alebo riadi činnosti prekladača
-
Inštrukciami - sú symbolickým zápisom strojových inštrukcií procesoru
Syntax zápisu inštrukcie: návestie inštrukcia
cieľ, zdroj
;komentár
Cieľ a Zdroj sú operandami inštrukcie. Operand môže byť register, konštanta, pamäťové miesto. Komentár je ľubovolný text, oddelený od inštrukcie bodkočiarkou. Návestie je symbolické meno, ktoré označuje offset v danom registre. Návestie môže byť blízke (NEAR) alebo vzdialené (FAR). Návestie je v podstate identifikátor ukončený dvojbodkou, ktorému bola pri preklade pridelená adresa podľa miesta výskytu programu. Ak nieje typ skoku určený, predpokladá sa typ NEAR.
Strana č.: 4
1. ročník
IN-FY
Niektoré základné inštrukcie Inštrukcia MOV Syntax: MOV cieľ, zdroj Slúži k presunom, kopírovaniu zdrojového operandu do cieľového. Všetky operandy inštrukcie mov musia mať rovnakú veľkosť. Príklad použitia: mov ax, [cislo]
;do registru ax vloží hodnotu premennej cislo
mov [cislo], ax
;do premennej cislo vloží hodnotu register ax
mov bx, cx
;do registru bx vloží hodnotu registru cx
mov al, 1
;do registru al vloží konštantu 1
mov ax, 0
;vynuluje register ax (al aj ah)
Aritmetická inštrukcia ADD Syntax: ADD o1, o2 Sčíta oba operandy a výsledok uloží do operandu o1, jeho predchádzajúca hodnota je stratená. Príklad použitia: mov ax, 5
;do registru ax vloží 8
mov cx, 10
;do registru cx vloží 10
add cx, ax
;sčíta cx + ax = cx
Aritmetická inštrukcia SUB Syntax: SUB o1, o2 Odčíta o1 – o2 a výsledok sa uloží do o1; jeho pôvodná hodnota sa stratí. Príklad použitia: add eax, 10
;k registru eax pripočíta 8
sub ecx, ebp
;register ebp – ecx = ecx
sub ah, al
;od registru ah odčíta al a výsledok uloží do ;ah
Strana č.: 5
1. ročník
IN-FY
Aritmetická inštrukcia INC a DEC Syntax: INC o1 DEC o1
;o1 = o1 + 1 ;o1 = o1 - 1
Inštrukcia pripočítava (INC) alebo odpočítava (DEC) jediný operand o jednotku. Príklad použitia: add al, 1
;správne ale požiadavku možno
inc al
;splniť aj takto
dec dx
;odčítame 1 od hodnoty registru dx
inc word [cislo]
;pripočítame
1
do
šestnásťbitovej
premennej
;číslo, napovedali sme rozsah (0-65535, tj. 16 ;bitov)
Aritmetická inštrukcia MUL a DIV Syntax: MUL r/m8/16/32 DIV r/m8/16/32 Inštrukcia MUL (multiply) slúži na násobenie, DIV (divide) slúži na delenie. Aby nebola inštrukcia MUL a DIV príliš zložitá, bolo rozhodnuté, že jeden operand a výsledok bude uložený v (rovnakom) pevne danom registre. Umiestnenie druhého operandu bolo ponechané na programátorovi. Príklad použitia: mov al, bh
;register bh nahrá do al
mul cl
;vynásobí al s cl, výsledok bude uložený v ax ;––-
mov ax, 25
;do ax vložíme 25
mov cl, 5
;do cl vložíme 5
div cl
;vydelíme cl (ax / cl = výsl. (v registru ax))
mov bx, ax
;výsledok prekopírujeme do bx
Strana č.: 6
1. ročník
IN-FY
Inštrukcie nepodmieneného skoku JMP Syntax: JMP typ_skoku o1 Inštrukcia JMP prinúti procesor spracovávať inštrukcie z iného miesta
v
pamäti.
Nepodmienený
skok
poznáme
s vyšších
programovacích jazykov pod názvom GOTO v assemblery ho predstavuje skok JMP. Príklad použitia: mov ax, 4
;do ax vložíme hodnotu 4
novy_cyklus:
;návestie s názvom novy_cyklus
mov bx, ax
;do bx vložíme hodnotu ax
jmp novy_cyklus
;skok
na
novy_cyklus,
typ
skoku
v
tomto
;prípade je predpokladaný typ NEAR
Inštrukcie podmieneného skoku Jx Syntax: Jx navestie_cielu_skoku Inštrukcie podmieneného skoku existuje celá rada. Navzájom sa odlišujú rozhodujúcou podmienkou, ktorá riadi prevedenie skoku. V závislosti na vyhodnotenej podmienke sa vykonávanie programu buď presunie na iné miesto alebo program pokračuje na nasledujúcej adrese za inštrukciou skoku. Rozhodujúcou podmienkou sú stavy príznakov (vlajok). Príklad najpoužívanejších skokov: jz slnene
;skočí,
ak
je
príznak
ZF
(príznak
nuly)
;nastavený na 1 jc splnene
;skočí,
ak
je
príznak
CF
(príznak
prenosu)
;nastavený na 1 js splnene
;skočí, ak je príznak SF (príznak znamienka)
jo splnene
;skočí, ak je príznak OF (príznak pretečenia)
...
Strana č.: 7
1. ročník
IN-FY
Konštrukcie cyklov V assembleru vykonávame cykly pomocou inštrukcií podmieneného, nepodmieneného skoku, inštrukcií porovnania (CMP, TEST). S ním sme schopní implementovať aj príkaz opakovania FOR. Príklad použitia: for_start: mov ecx, 0
;naplníme register ecx nulou
for_cyklus:
;na toto návestie sa budeme vracať
...
;tu sa budú vykonávať príkazy pod cyklom FOR
inc ecx
;ecx zvýšime o 1
cmp ecx, 10
;porovnáme ecx s 10
jnz for_cyklus
;ak nieje 10, skočím na for_cyklus (skočí vždy ;pokiaľ sa nerovnajú)
for_skonci:
;ak je 10, skočí na for_skonci
Strana č.: 8
1. ročník
IN-FY
(* Príklad použitia implementácie jazyka Assembler v jazyku Pascal *) Program ASM_v_Pascale; Uses
Crt;
Var
cislo1,cislo2:Integer; scitanie,odcitanie,nasobenie,delenie:integer;
Begin ClrScr; Writeln('program s pouzitim assembleru'); cislo1:=0;cislo2:=0;scitanie:=0; Writeln('zadaj dva cisla');ReadLn(cislo1,cislo2); Asm mov
dx,cislo1
add
dx,cislo2
mov
scitanie,dx
mov
cx,cislo1
sub
cx,cislo2
mov
odcitanie,cx
mov
ax,cislo1
mul
cislo2
mov
nasobenie,ax
mov
ax,cislo1
div
cislo2
mov
delenie,ax
End; Writeln; Writeln(cislo1,' + ',cislo2,' = ',scitanie); Writeln(cislo1,' - ',cislo2,' = ',odcitanie); Writeln(cislo1,' * ',cislo2,' = ',nasobenie); Writeln(cislo1,' / ',cislo2,' = ',delenie); Repeat Until KeyPressed; End.
Strana č.: 9
1. ročník
IN-FY
Program kurzor_v_pascale; Uses
Crt;
Var
x,y:Integer;
begin ClrScr; Repeat Asm mov Ax,1 int 33h mov Ax,3 mov X,Cx int 33h mov Ax,3 mov Y,Dx int 33h End; Until KeyPressed; End.
Strana č.: 10
