Język Asemblera PC.pdf

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

WYŁĄCZNOŚĆ DO PUBLIKOWANIA TEGO TŁUMACZENIA

POSIADA RAG

HTTP://WWW.R-AG.PRV.PL

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

Język Asemblera PC

Paul A. Carter

12 grudzień 2002

Tłumaczone by K.remik

*Szósty rozdział został przetłumaczony niezależnie ( i bez „ściągania”) od Sawki*

Rozdział 1

Wprowadzenie

1.1Systemy Liczbowe

Pamięć komputera składa się z liczb. Pamięć komputera nie przechowuje tych liczb dziesiętnie

(podstawa 10). Ponieważ to wielce upraszcza, komputery przechowują wszystkie informacje w formacie

binarnym (podstawa 2). Najpierw popatrzmy na system dziesiętny.

1.1.1 System Dziesiętny

Podstawa dziesiętna liczb składa się z 10 możliwych cyfr (0-9). Każda cyfra liczby ma potęgę 10

skojarzoną z jej pozycją w liczbie. Na przykład:

234 = 2 x 10 2 + 3 x10 1 + 4 x10 0

1.1.2 System Dwójkowy

Podstawa dwójkowa składa się z dwóch możliwych cyfr (0 i 1). Każda cyfr liczby ma potęgę 2

skojarzoną z jej pozycją w liczbie (Pojedyncza cyfra binarna jest nazywana bitem). Na przykład:

11001 2 = 1 x2 4 +1 x2 3 + 0 x2 2 + 0 x2 1 + 1 x2 0

= 16 + 8 + 1

= 25

Pokażę jak liczba dwójkowa może być skonwertowana do liczby dziesiętnej. Tablica 1.1 pokazuje jak

pierwszych kilka liczb binarnych jest skonwertowanych.

Rysunek 1.1 pokazuje jak są dodawane pojedyncze cyfry binarne (tj. bity)

Tu mamy przykład:

Dziesiętnie

Binarnie

Dziesiętnie

Binarnie

0000

1000

0001

1001

0010

1010

0011

1011

0100

1100

0101

1101

0110

1110

0111

1111

Tablica 1.1 Konwersja liczb dziesiętnych 0 do 15 na liczby binarne

Żadnego poprzedniego przeniesienia

Poprzednie przeniesienie

----------------------------------

-----------------------------

Rysunek 1.1 Dodawanie binarne (c oznacza przeniesienie)

11011 2

+10001 2

---------

101100 2

Rozważmy poniższe dzielenie binarne:

1101 2 ٪ 10 2 = 110 2 r 1

Pokazuje to, że dzielenie przez dwa, dwójkowo przesuwa wszystkie bity w prawo o jedną pozycję i przenosi bit

najbardziej na prawo do reszty. (Analogicznie dzielenie przez dziesięć w systemie dziesiętnym przesuwa

wszystkie cyfry dziesiętne w prawo o jeden i przenosi najbardziej na prawo cyfrę do reszty). Fakt ten może być

zastosowany do konwersji liczby dziesiętnej do jej binarnego odpowiednika, jak pokazano na rysunku 1.2.

Metoda ta znajduje najpierw cyfrę najbardziej na prawo, cyfra ta jest nazywana najmniej znaczącym bitem.

Cyfra najbardziej na lewo jest nazywana najbardziej znaczącym bitem. Podstawowa jednostka pamięci składa

się z 8 bitów i jest nazywana bajtem.

1.1.3 System Heksadecymalny

Liczby heksadecymalne stosują podstawę szesnastkową. System szesnastkowy (lub w skrócie hex)

może być zastosowany jako skrót dla liczb binarnych. Hex ma 16 możliwych cyfr.

Dziesiętnie

Binarnie

25 ÷ 2 = 12 r 1

11001 ÷ 10 = 1100 r 1

12 ÷ 2 = 6 r 0

1100 ÷ 10 = 110 r 0

6 ÷ 2 = 3 r 0

110 ÷ 10 = 11 r 0

3 ÷ 2 = 1 r 1

11 ÷ 10 = 1 r 1

1 ÷ 2 = 0 r 1

1 ÷ 10 = 0 r 1

Zatem

Zatem 25 10 = 11001 2 .

Rysunek 1.2 Konwersja dziesiętna

589 ÷ 16 = 36 r 13

36 ÷ 16 = 2 r 4

2 ÷ 16 = 0 r 2

Zatem 589 = 24D 16 .

Rysunek 1.3

To tworzy problem ponieważ nie ma symboli dla zastosowania dla tych dodatkowych cyfr powyżej 9. Przyjęto,

że, są stosowane litery dla tych dodatkowych cyfr. Te 16 cyfr hex to 0 – 9 potem A, B, C, D, E i F. Cyfra A jest

odpowiednikiem 10 w systemie dziesiętnym, B 11, itd.. Każda cyfra ,która jest liczbą hex ma podstawę potęgi

16 z nią skojarzoną. Przykład:

2BD 16 = 2 x 16 2 + 11 x 16 1 + 13 x 16 0

= 512 + 176 + 13

= 701

Konwertując z systemu dziesiętnego na hex, używamy tych samych sposobów , które były zastosowane dla

konwersji binarnej, z wyjątkiem tego, że dzielimy przez 16. Zobacz na przykład rysunek 1.3

Tak więc, 539 = 24D 16 . Powód dla którego system heksadecymalny jest użyteczny jest taki, że jest to

bardzo prosty sposób konwersji pomiędzy systemem heksadecymalnym a binarnym Liczby binarne szybko

stają się duże i nieporęczne. System heksadecymalny dostarcza dużo bardziej zwartego sposobu przedstawiania

liczb binarnych.

Konwersja liczby hex na liczbę binarną, to po prostu konwersja każdej cyfry hex na czterobitową

liczbę binarną. Na przykład, 24D 16 jest skonwertowane do 0010 0100 1101 2 . Zauważ, że ważne są początkowe

zera czterech bitów. Konwertowanie z systemu binarnego na hex jest prawie tak samo łatwe. Właściwie robimy

odwrotną konwersję. Konwertujemy każdą czterobitową część liczby binarnej na hex. Pamiętaj, że zaczynamy

od prawego końca, a nie lewego końca liczby binarnej. Przykład:

110 0000 0101 1010 0111 1110 2

6 0 5 A 7 E 16

Czterobitowa liczba jest nazywana nibblem. A zatem każda cyfra hex odpowiada nibblowi. Dwa nibble

tworzą bajt a więc bajt może być przedstawiany jako dwie cyfry liczby heksadecymalnej. Wartość bajtu mieści

się w zakresie od 0 do 11111111 w systemie binarnym, 0 do FF w systemie heksadecymalnym i od 0 do 255 w

systemie dziesiętnym.

1.2Organizacja Komputera

1.2.1 Pamięć

Podstawową jednostką pamięci jest bajt. Komputer z 32 MB RAM’u może przechować, mniej więcej,

32 miliony bajtów informacji. Każdy bajt jest określony przez unikalną liczbę, znaną jako jego adres, jak

pokazuje rysunek 1.4.

Adres

Pamięć 2A

Rysunek 1.4 : Adres pamięci

Wszystkie dane w pamięci są numeryczne. Znaki są przechowywane poprzez zastosowanie kodu znaku.

PC stosuje najpowszechniejszy kod znaku znany jako ASCII . Często pamięć jest używana w większych

kawałkach niż pojedynczy bajt. Nazwy nadane tym większym częścią pamięci są pokazane w tabeli 1.2.

Słowo

2 bajty

Podwójne słowo

4 bajty

Poczwórne słowo

8 bajtów

Paragraf

16 bajtów

Tablica 1.2: Jednostki pamięci

1.2.2 CPU

Centralna Jednostka Przetwarzająca (CPU) jest sprzętem, który bezpośrednio wykonuje instrukcje.

Instrukcje, które wykonuje CPU są generalnie bardzo proste. Instrukcje mogą wymagać danych które działają na

specjalnych komórkach pamięci w samym CPU zwanych rejestrami. CPU może uzyskać dostęp do danych w

rejestrach dużo szybciej niż do danych w pamięci RAM. Jednakże, liczba rejestrów w CPU jest ograniczona,

dlatego programista musi ostrożnie przetrzymywać tylko bieżące używane dane w rejestrach.

Instrukcje wykonywane przez CPU stanowią język maszynowy CPU. Programy maszynowe mają dużo

bardziej podstawową strukturę niż języki wysokiego poziomu. Instrukcje języka maszynowego są kodowane

jako surowe liczby, a nie w przyjaznym formacie tekstowym. CPU musi być zdolny do zdekodowania celu

działania instrukcji bardzo szybko aby sprawnie działać. Język maszynowy jest zaprojektowany właśnie w tym

celu a nie po to by być łatwo rozszyfrowanym przez ludzi. Programy napisane w innych językach muszą być

skonwertowane do „rodzonego” języka maszynowego CPU dla uruchomienia na komputerze. Kompilator jest

programem ,który tłumaczy program napisany w języku programowania na język maszynowy właściwej

architektury komputera. Ogólnie, każdy typ CPU ma swój własny unikalny język maszynowy. Jest to jeden z

powodów dlaczego programy napisane na Mac’a nie działają na PC typu IBM.

1.2.3 Rodzina CPU 80x86

Pecety typu IBM zawierają CPU z rodziny Intela 80x86 (lub ich klony). CPU w tej rodzinie wszystkie

mają wspólne cechy wliczając w to bazowy język maszynowy. Jednakże , ostatni członkowie wielce poprawili te

cechy.

8088, 8086: Te CPU z punktu widzenia programisty są identyczne. Były to CPU używane w najwcześniejszych

PC. Dostarczały kilu 16 bitowych rejestrów: AX,BX, CX,DX, SI, DI, BP, SP,CS, DS., SS, ES,IP, FLAGS.

Udostępniały one tylko jeden megabajt pamięci i działały tylko w trybie rzeczywistym. W trybie tym program

może uzyskać dostęp do adresu pamięci nawet w pamięci innych programów! Czyni to debuggowanie i ochronę

bardzo trudnymi. Również pamięć programu musi być podzielona na segmenty. Każdy segment nie może być

podzielony na więcej niż 64Kb.

80286: Te CPU były używane w pecetach klasy AT. Dodały one kilka nowych instrukcji do bazowego języka

maszynowego 8088/8086. Jednakże, ich nową główną cechą był 16 bitowy tryb chroniony. W trybie tym, można

uzyskać dostęp do 16 megabajtów i chronić programy przed dostępem z innej pamięci. Jednakże programy są

jeszcze dzielone na segmenty, które nie mogą być większe niż 64Kb.

80386: Te CPU wielce poprawiły 80286. Po pierwsze, rozszerzyły wiele z rejestrów do przechowywania 32

bitów (EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, EDI, EBP, ESP,EIP) i dodały dwa nowe 16 bitowe rejestry FS i GS.

Dodały również

Rysunek 1.5: rejestr AX

nowy 32 bitowy tryb chroniony. W trybie tym, można uzyskać dostęp do 4 gigabajtów. Programy są znów

dzielone na segmenty, ale teraz każdy segment może również być poszerzony do rozmiarów 4 gigabajtów!

80486/Pentium/Pentium Pro: Ci członkowie rodziny 80x86 dodali bardzo niewiele nowych cech. Głownie

przyspieszone zostało wykonywanie instrukcji.

Pentium MMX: procesor ten dodał instrukcje MMX (MultiMedia eXtension) do Pentium. Instrukcje te mogą

przyspieszać operacje graficzne.

Pentium II: Jest to procesor Pentium Pro z dodanymi instrukcjami MMX (Pentium III jest zasadniczo szybszym

Pentium II)

1.2.4 16 bitowe rejestry 8086

Oryginalne CPU 8086 dostarczały czterech 16 bitowych rejestrów ogólnego przeznaczenia: AX, BX,

CX i DX. Każdy z tych rejestrów mógł być rozbity na dwa 8 bitowe rejestry. Na przykład rejestr AX mógł być

rozbity na rejestry AH i AL jak pokazuje rysunek 1.5. rejestr AH zawiera górne (lub wyższe) 8 bitów AX a AL

zawiera niższe 8 bitów AX. Często AH i AL są używane jako niezależne jednobajtowe rejestry; jednakże ważne

jest uświadomienie sobie jeden rzeczy, one nie są niezależne od AX. Zmiana wartości AX powoduje zmianę

AH i AL i vice versa. Rejestry ogólnego przeznaczenia są używane przez wiele instrukcji przemieszczenia i

arytmetycznych.

Są dwa 16-bitowe rejestry indeksowe : SI i SI. Są one często używane jako wskaźniki, ale mogą być

używane do tych samych celów jak rejestry ogólne. Jednakże, nie mogą być rozłożone na rejestry 8 bitowe.

16 bitowe rejestry BP i SP są używane do wskazywania danych na stosie języka maszynowego. Będzie

to omawiane później.

16 bitowe rejestry CS, DS., SS i ES są rejestrami segmentowymi, Określają jaka pamięć jest używana

dla różnych części programu. CS oznacza Segment Kodu, DS. Segment Danych, SS Segment Stosu a ES

Segment Dodatkowy. ES jest używany jako czasowy rejestr segmentowy. Szczegóły o tych rejestrach są zawarte

w sekcji 1.2.6 i 1.2.7

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: