Программирование на языке ассемблер. Система команд процессора презентация

Структура машинной команды
Машинная команда представляет собой закодированную информацию о выполняемом процессором действии.
Программирование на языке ассемблер
к.т.н., проф. Красов А.В.
Префиксы – необязательные элементы машинной команды, модифицирующие выполнение машиной команды. Префикс повторения позволяет организовать цепочное исполнение команд; префикс размера адреса позволяет менять разрядность (16 или 32 разрядов); префикс размера оператора позволяет менять размер оператора (16 или 32 разряда); префикс замены сегмента позволяет сменить сегменты;
Код операции – обязательный элемент машинной команды, обозначающий выполняемое действие.
Байт режима адресации modr/m – определяет режим работы с адресом. Поле mod на рисунке определяет количество байт адреса.
Поле reg/коп определяет содержимое первого операнда, это может быть либо регистр, либо продолжение кода операции.
Поле r/m используется совместно с полем mod и определяет использование первого операнда, который может быть либо регистром, либо использоваться для вычисления эффективного адреса (при значении mod=11).
Байт sib - используется для задания адресов операторов. При этом поля mod и b r/m имеют следующие значения mod=01 или mod=10, r/m=100. Поля байта sib имеют следующие значения: ss – масштабный множитель для индексного регистра, возможные значения 1, 2, 4 или 8; index – номер регистра используемого в качестве индексного; base – номер базового регистра.
Поле смещения в команде – 8, 16 или 32 разрядное значение адреса операнда.
Непосредственный операнд – 8, 16 или 32 разрядное числовое значение.

Способы задания операндов
Неявный способ – команда работает с конкретными, уже заранее известными операндами или регистрами.
Непосредственный операнд - операнд находится в самой команде, см. выше.
Регистровый операнд – операнд размещается в одном из регистров процессора.
Размещение операнда в памяти – в качестве адреса используется адрес ячейки памяти.
Порт ввода/вывода – в качестве операнда выступает адрес ячейки памяти выделенной для обмена с внешними устройствами, например LPT, COM.
Стек – в качестве операнда выступает стек.
Программирование на языке ассемблер
к.т.н., проф. Красов А.В.

Способы адресации
Относительная прямая адресация – эффективный адрес формируется как сумма содержания операнда программы и регистра указателя команд ip/eip. Например, переход на указанное количество операторов, относительно текущей команды.
Абсолютная прямая адресация – эффективный адрес содержится в поле операнда.
Косвенная адресация – адрес размещается в одном из регистров, например: [ecx] (имя регистра заключается в квадратные скобки).
Программирование на языке ассемблер
к.т.н., проф. Красов А.В.

Классификация машинных команд
Все машинные команды можно разбить на группы:
Пересылки данных:
общего назначения;
работа со стеком;
преобразования типов.
Арифметические:
двоичные;
десятичные.
Логические:
побитовые;
сдвиг.
Передачи управления:
безусловные;
условные.
Цепочные
Управление состоянием процессора:
работа с флагами;
работа с системными регистрами.
Программирование на языке ассемблер
к.т.н., проф. Красов А.В.

Команды пересылки данных
Программирование на языке ассемблер
к.т.н., проф. Красов А.В.
Пересылка данных – mov.
Формат команды: mov <операнд назначения> <операнд источник>
К примеру, рассмотрим фрагмент программы для пересылки байта из ячейки fls в ячейку fld:
Особенности команды mov:
Команда mov не может непосредственно пересылать данные из одной области памяти в другую, для подобной пересылки необходимо воспользоваться одним из регистров.
Нельзя загрузить в сегментный регистр значение непосредственно из памяти.
Нельзя переслать содержимое одного сегментного регистра в другой.
Нельзя использовать сегментный регистр cs в качестве операнда назначения (в данном регистре содержится адрес следующей команды, изменение его значения приведет к сбою работы программы).
Примечание: При пересылки данных необходимо не забывать о типе переменных, для преобразования типов используется оператор ptr.

Обмен данными – xchg.
Формат команды: xchg <первый операнд> <второй операнд>
Команда xchg позволяет поменять данные. Обмениваемые данные должны иметь один тип, не допускается обмен содержимого двух ячеек памяти.
Программирование на языке ассемблер
к.т.н., проф. Красов А.В.

Команды работы с портам ввода/вывода
Работу оборудованием компьютера можно представить в виде изображенном на рисунке.
Программирование на языке ассемблер
к.т.н., проф. Красов А.В.

Программирование на языке ассемблер
к.т.н., проф. Красов А.В.
Для взаимодействия с аппаратурой компьютера в адресном пространстве выделен определенный диапазон адресов, называемых портами ввода/вывода.
Для работы с портами предусмотрены команды:
in <регистр> <порт>
out <порт> <регистр>

Программирование на языке ассемблер
к.т.н., проф. Красов А.В.
Организация работы встроенного динамика. Для генерации звука используется микросхема таймера i8253 и программируемого периферийного интерфейса i8255.
Таймер имеет три канала, построенных по одинаковому принципу. На таймер подаются импульсы с частотой 1.19 МГц с системных часов.
Выходы каждого из каналов подключены к соответствующим устройствам компьютера. Канал 0 подается на контроллер прерываний и является источником аппаратного прерывания от таймера, возникающего 18.2 раз в секунду. Канал 1 является источником служебных сигналов для контроллера прямого доступа к памяти. Рассматриваемый нами канал 2, подключен к динамику.
Служебные регистры каждого канала имеют следующие характеристики: регистр ввода/вывода – 8 разрядов; регистр защелка и регистр счетчик – по 16 разрядов. Значение, записанное в регистр ввода/вывода (порт 42h), сразу же переписывается в регистр-защелку, значение которого сохраняется неизменным до следующего обращения.
Для программирования звука необходимо проделать следующие действия:
Занести в порт 43h режим работы и тип операции передачи значения в канал, например – 10110110 (0b6h).
Подать ток на динамик, для этого необходимо установить бит 1 порта 61h.
Через служебный регистр записать значение в порт 42h, определяющие высоту тона.

Работа с адресами и указателями
При разработки программ на ассемблере часто приходится работать с адресами переменных. Для поддержки данных операций создана группа команд:
lea назначение, источник
lds назначение, источник
les назначение, источник
lgs назначение, источник
lfs назначение, источник
lss назначение, источник
Программирование на языке ассемблер
к.т.н., проф. Красов А.В.

Загрузка эффективного адреса – lea
Команда lea записывает эффективный адрес регистр назначение.
Загрузка полного адреса. Команды lds, les, lfs и lss позволяют получить полный адрес переменный. Полный адрес переменной, состоящий из сегментной части и смещения, размещается в указанной паре регистров.
Программирование на языке ассемблер
к.т.н., проф. Красов А.В.

Программирование на языке ассемблер
к.т.н., проф. Красов А.В.
Назначение команд загрузки полного адреса представлено в таблице

Подстановка данных из таблицы
Команды xlat. Функция xlat замещает значение в регистре al байтом из таблицы. Номер элемента таблицы определяе6тся старым значением al.
Формат команды:
xalt [адрес таблицы]
Адрес таблицы должен быть предварительно загружен в регистр bx (с помощью команды lea). Максимальная длинна таблицы – 256 байт.
Программирование на языке ассемблер
к.т.н., проф. Красов А.В.

Программирование на языке ассемблер
к.т.н., проф. Красов А.В.
Работа со стеком
Для работы со стеком выделяются следующие регистры:
ss – сегментный регистр;
sp/esp – Регистр указателя стека;
bp/ebp – регистр указателя базы кадра.
Максимальный размер стека 64Кбайт.
Принцип работы стека иллюстрируется на рисунке.