Говорят, что программы на ассемблере трудно понять. Разумеется, на ассемблере легко написать неудобочитаемую программу... точно так же, как и на любом другом языке! Если вы знаете язык и если автор программы не старался ее запутать, то понять программу будет не сложнее, чем если бы она была написана на Бейсике.
Введение
Первый вопрос, который задает себе человек, впервые услышавший об этом языке программирования, а зачем он, собственно, нужен? Особенно теперь, когда все пишут на C/C++, Delphi или других языках высокого уровня? Ведь очень многое можно создать на С, но ни один язык, даже такой популярный, не может претендовать на то, чтобы на нем можно было написать действительно все.
Что потребуется для работы с ассемблером
Прежде всего вам потребуется ассемблер. Здесь самое время сказать, что на самом деле язык программирования, которым мы собираемся заниматься, называется язык ассемблера (assembly language). Ассемблер это программа, которая переводит текст с языка, понятного человеку, в язык, понятный процессору, то есть говорят, что она переводит язык ассемблера в машинный код. Однако сначала в повседневной речи, а затем и в литературе слово ассемблер стало также и названием самого языка программирования.
|
Представление данных в компьютерах Двоичная система счисления Биты, байты и слова Биты, байты и слова - 2 |
Шестнадцатеричная система счисления Числа со знаком Логические операции Коды символов |
Процессоры Intel в реальном режиме
Процессор Intelx86 после включения питания оказывается в так называемом режиме реальной адресации памяти, или просто реальном режиме. Большинство операционных систем сразу же переводят его в защищенный режим, позволяющий им обеспечивать многозадачность, распределение памяти и другие функции. Пользовательские программы в таких операционных системах часто работают еще в одном режиме, режиме V86, из которого им доступно все то же, что и из реального, кроме команд, относящихся к управлению защищенным режимом.
|
Регистры процессора Регистры общего назначения Сегментные регистры Стек Регистр флагов |
Способы адресации Регистровая адресация Непосредственная адресация Прямая адресация Косвенная адресация |
Директивы и операторы ассемблера
Каждая программа на языке ассемблера помимо команд процессора содержит еще и специальные инструкции, указывающие самому ассемблеру, как организовывать различные секции программы, где располагаются данные, а где команды, позволяющие создавать макроопределения, выбирать тип используемого процессора, организовывать связи между процедурами и т.д. К сожалению, пока нет единого стандарта на эти команды
Основы программирования для MS-DOS
Программа, написанная на ассемблере, так же как и программа, написанная на любом другом языке программирования, выполняется не сама по себе, а при помощи операционной системы. Операционная система выделяет области памяти для программы, загружает ее, передает ей управление и обеспечивает взаимодействие программы с устройствами ввода-вывода, файловыми системами и другими программами (разумеется, кроме тех случаев, когда эта программа сама является операционной системой или ее частью).
|
Программа типа СОМ Программа типа СОМ - 2 Программа типа ЕХЕ Средства DOS Средства DOS - 2 |
Средства BIOS Средства BIOS - 2 Средства BIOS - 3 Средства BIOS - 4 Прямая работа с видеопамятью |
Более сложные приемы программирования
Все примеры программ из предыдущей главы в первую очередь предназначались для демонстрации работы с теми или иными основными устройствами компьютера при помощи средств, предоставляемых DOS и BIOS. В этой главе рассказано о том, что и в области собственно программирования ассемблер позволяет больше, чем любой другой язык, и рассмотрены те задачи, решая которые, принято использовать язык ассемблера при программировании для DOS.
Блочные устройства
Для всех остальных команд в поле буфера запроса со смещением +1 размещается номер логического устройства из числа обслуживаемых драйвером, к которому относится команда: 01h:Проверка носителя
Программирование в защищенном режиме
Все, о чем рассказано до этой главы, рассчитано на работу под управлением DOS в реальном режиме процессора (или в режиме V86), унаследованном еще с семидесятых годов. В этом режиме процессор неспособен адресоваться к памяти выше границы первого мегабайта. Кроме того, из-за того, что для адресации используются 16-битные смещения, невозможно работать с массивами больше 65536 байт.
Программирование для Windows 95 и Windows NT
Несмотря на то что Windows95 и WindowsNT кажутся более сложными операционными системам по сравнению с DOS, программировать для них на ассемблере намного проще. С одной стороны, Windows-приложение запускается в 32-битном режиме (мы не рассматриваем Windows3.11 и более старые версии, которые работали в 16-битном режиме) с моделью памяти flat, так что программист получает все те преимущества, о которых говорилось в предыдущей главе, а с другой стороны нам больше не нужно изучать в деталях, как программировать различные устройства компьютера на низком уровне.
|
Первая программа Первая программа - 2 Первая программа - 3 Консольные приложения Консольные приложения - 2 |
Консольные приложения - 3 Консольные приложения - 4 Окно типа MessageBox Окна Окна - 2 |
Ассемблер и языки высокого уровня
В предыдущем разделе, занимаясь программированием для Windows, мы уже обращались к процедурам, написанным на языке высокого уровня из программ на ассемблере, и создавали процедуры на ассемблере, к которым можно обращаться из языков высокого уровня. Для этого нужно было соблюдать определенные договоренности о передаче параметров параметры помещались в стек справа налево, результат возвращался в ЕАХ, стек освобождался от переданных параметров самой процедурой. Эта договоренность, известная как STDCALL, конечно, не единственная, и разные языки высокого уровня используют разнообразные способы передачи параметров.
|
Передача параметров Конвенция Pascal Конвенция С Смешанные конвенции |
Искажение имен Встроенный ассемблер Встроенный ассемблер в Pascal Встроенный ассемблер в С |
Оптимизация
Наиболее популярным применением ассемблера обычно считается именно оптимизация программ, то есть уменьшение времени выполнения программ по сравнению с языками высокого уровня. Но если просто переписать текст, например с языка С на ассемблер, переводя каждую команду наиболее очевидным способом, часто оказывается, что С-процедура выполнялась быстрее. Вообще говоря, ассемблер, как и любой другой язык, сам по себе не является панацеей от неэффективного программирования чтобы действительно оптимизировать программу, требуется не только знание команд процессора, но и знание алгоритмов, навык оптимальных способов их реализации и подробная информация об архитектуре процессора.
Процессоры Intel в защищенном режиме
Дело в том, что управление защищенным режимом в современных процессорах Intel это самый сложный раздел программирования и самая сложная глава в этой книге. Но материал можно легко освоить, если рассматривать этот раздел шаг за шагом отдельные механизмы работы процессора достаточно мало перекрываются друг с другом. Прежде чем рассматривать собственно программирование, познакомимся с регистрами и командами процессора, которые пока были от нас скрыты.
Программирование на ассемблере в среде UNIX
Операционная система MS-DOS, получившая дальнейшее развитие в виде Windows, долгое время была практически единственной операционной системой для персональных компьютеров на базе процессоров Intel. Но с течением времени мощность процессоров выросла настолько, что для них стало возможным работать под управлением операционных систем класса UNIX, использовавшихся обычно на более мощных компьютерах других компаний. В настоящее время существует более двадцати операционных систем для Intel, представляющих те или иные диалекты UNIX. Мы рассмотрим наиболее популярные из них.
Заключение
Итак, прочитав эту книгу, вы познакомились с программированием на языке ассемблера во всей широте его проявлений от создания простых программ и процедур, вызываемых из программ на других языках, до драйверов устройств и операционных систем. Теперь должно быть очевидно, что ассемблер не только не сдает свои позиции, но и не может их сдать ассемблер неотъемлемо связан с компьютером, и всюду, как только мы опускаемся с уровня абстракций языков высокого уровня, рано или поздно встречаемся с ним.
Символы ASCII
Номера строк соответствуют первой цифре в шестнадцатеричном коде символа, номера столбцов второй, так что, например, код большой латинской буквы A 41h
