Материал: Larin_Anton_OEVM_21_1

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра МО ЭВМ

отчет

по лабораторной работе №1

по дисциплине «ОРГАНИЗАЦИЯ ЭВМ и СИСТЕМ»

Тема: Трансляция, отладка и выполнение программ на языке Ассемблера

Санкт-Петербург

2019

Цель работы.

Научится транслировать, отлаживать и выполнять программы на языке Ассемблера. Изучить основные моменты архитектуры, работу с регистрами. Разобраться в работе конкретных примеров.

Основные теоретические положения.

В процессоре Intel 8086 длина слова составляет 16 бит или 2 байта. Минимально адресуемой и обрабатываемой единицей информации является байт, при этом адрес слова совпадает с адресом младшего байта и является четным. При разрядности адреса 16 бит максимальная емкость прямо адресуемой памяти составляет 216 = 64 Кбайт. Для расширения адресуемого пространства памяти используется ее разбиение на блоки – сегменты, называемое сегментированием памяти. Каждый сегмент имеет произвольную длину, не превышающую 64 Кбайт. Адрес байта в сегментированной памяти задается двумя составляющими: сегментная часть (16 бит), определяющая адрес начала сегмента, и смещение (16 бит) байта в пределах сегмента. Обычно адрес представляется в виде пары Сегмент (Segment) : Смещение (Offset). Начало размещения сегмента выравнивается на границу блока памяти из 16 байт, называемого «параграфом». Соответственно, физический адрес памяти получается путем суммирования сегмента, сдвинутого на 4 бита влево, со значением смещения. Результатом такого суммирования является 20-битный физический адрес, чем обеспечивается адресация 1 Мбайт памяти.

Программно доступные регистры процессора

Регистры общего назначения

16-битные регистры АХ (аккумулятор), ВХ (база), СХ (счетчик), DX (регистр данных) могут использоваться без ограничений для любых це­лей – временного хранения данных, аргументов или результатов различ­ных операций. Кроме этого, отдельные байты в 16-бит­ных регистрах АХ - DX тоже имеют свои имена и могут использоваться как 8-битные регистры. Старшие байты этих регистров называются АН, ВН, СН, DH, а младшие - AL, DL, CL, DL. Другие четыре регистра общего назначения (РОН) – SI (индекс источни­ка), DI (индекс приемника), BP (указатель базы), SP (указатель сте­ка) – имеют более конкретное назначение и могут применяться для хра­нения всевозможных временных переменных, только когда они не используются по назначению. Регистры SI и DI используются в стро­ковых операциях, ВР и SP используются при работе со стеком.

Смещение следующей выполняемой команды всегда хранится в специальном регистре – IP (указатель инструкции), принудительная запись в кото­рый приведет к тому, что следующей будет исполнена какая-ни­будь другая команда, а не команда, расположенная сразу за данной. В общем случае при передаче управления в другой сегмент команды безусловного перехода, вызова подпрограммы и т. п. – осуществляют запись в регистры CS и IP.

Регистр флагов

CF - флаг переноса (CARRY);

PF - флаг четности (PARITY);

AF - дополнительный флаг переноса (AUXILARY);

ZF - флаг нуля (ZERO);

SF - знаковый флаг (SIGN);

TF - флаг слежения, ловушка (TRAP);

IF - флаг прерываний (INTERRUPTION);

DF - флаг направления (DIRECTION);

OF - флаг переполнения (OVERFLOW).

В начальной части com-файла программы (а также и exe-файла) MS DOS размещает специальный блок – префикс сегмента программы ПСП (PSP - рrogram segment prefix), который содержит информацию для доступа программы к параметрам командной строки, к среде окружения, для реакции программы на критические ошибки и управляющие команды.

Все команды процессора i8086 можно разделить на следующие группы:

1. команды передачи данных;

2. команды арифметических операций над целыми числами;

3. логические команды;

4. сдвиговые команды;

5. команды обработки строк;

6. команды передачи управления;

7. команды прерываний;

8. команды управления флагами;

9. команды управления состоянием процессора;

10. команды плавающей арифметики;

11. команды мультимедийных расширений (ММХ – MultiMedia eXtension);

12. команды потокового расширения (SSE – Streaming SIMD Extension).

Задание

В каталоге Comput_Org/Лабораторные работы/ содержатся 2 подкаталога: 1) MASM (с транслятором masm, компоновщиком link, отладчиком afd и библиотекой lib) и

2) Задания, в котором приведены описания заданий 9 лабораторных работ. Обязательными для получения зачета являются первые 6 работ, выполнение любой из работ 7 – 9 (по выбору студента) позволяет получить бонусы к экзамену (0.5 балла за 7 работ, 1 балл за 8 работ).

Все работы на «старых» ПК (≤ 32-бит и ОС Windows ≤ XP ) выполняются из FAR c запуском в командной строке, так как используют режим DOS.

При работе на «новых» ПК ( ≥ 64-бит и ОС Windows > XP ) необходимо работать под эмулятором DOSBOX (для личной машины скачать из Интернета). Инструкция по работе с

DOSBOX приведена в приложении 1 к данной работе.

Лабораторная работа 1 использует 2 готовых программы на ассемблере: hello1 – составлена с использованием сокращенного описания сегментов и hello2 – составлена с полным описанием сегментов и выводом строки, оформленным как процедура. Выполнение работы состоит из двух частей, по каждой из которых необходимо представить протокол с фиксацией всех выполняемых действий и полученных результатов, и подписать его у преподавателя.

Уточнение задания следует посмотреть в файле lr1_comp.txt каталога Задания.

Часть 1

1. Просмотреть программу hello1.asm, которая формирует и выводит на экран приветствие пользователя с помощью функции ОС MSDOS, вызываемой через прерывание с номером 21H (команда Int 21h).

Выполняемые функцией действия и задаваемые ей параметры - следующие:

• обеспечивается вывод на экран строки символов, заканчивающейся знаком "$";

• требуется задание в регистре ah номера функции, равного 09h, а в регистре dx - смещения адреса выводимой строки;

• используется регистр ax и не сохраняется его содержимое.

2. Разобраться в структуре и реализации каждого сегмента программы. Непонятные фрагменты прояснить у преподавателя. Строку-приветствие преобразовать в соответствии со своими личными данными.

3. Загрузить файл hello1.asm из каталога Задания в каталог Masm.

4. Протранслировать программу с помощью строки

> masm hello1.asm

c созданием объектного файла и файла диагностических сообщений (файла листинга). Объяснить и исправить синтаксические ошибки, если они будут обнаружены транслятором. Повторить трансляцию программы до получения объектного модуля.

5. Скомпоновать загрузочный модуль с помощью строки

> link hello1.obj

с созданием карты памяти и исполняемого файла hello1.exe.

6. Выполнить программу в автоматическом режиме путем набора строки

> hello1.exe

убедиться в корректности ее работы и зафиксировать результат выполнения в протоколе.

7. Запустить выполнение программы под управлением отладчика с помощью команды

> afd hello1.exe

Записать начальное содержимое сегментных регистров CS, DS, ES и SS. Выполнить программу в пошаговом режиме с фиксацией используемых регистров и ячеек памяти до и после выполнения каждой команды. Обычные команды выполняются по F1 (Step), а вызовы обработчиков прерываний (Int) - по F2 (StepProc), чтобы не входить внутрь обработчика прерываний. Продвижение по сегментам экранной формы отладчика выполняется с помощью клавиш F7 – F10 (up, down, left, right). Перезапуск программы в отладчике выполняется клавишей F3 (Retrieve). Выход из отладчика - по команде Quit.

Результаты прогона программы под управлением отладчика должны быть представлены в виде, показанном на примере одной команды в табл.1, и подписаны преподавателем.

Табл.1

Выполнение

Результат трансляции, линковки и исполнения тестовых программ

Отладка HELLO1

Отладка HELLO2