Главная » Статьи » Компьютеры » Языки программирования

FAQ Язык Программирования Ассемблер (Общие Сведения)
Ассемблер (от англ. assembler — сборщик) — компьютерная программа, компилятор исходного текста программы, написанной на языке ассемблера, в программу на машинном языке.

Как и сам язык (ассемблера), ассемблеры, как правило, специфичны конкретной архитектуре, операционной системе и варианту синтаксиса языка. Вместе с тем существуют мультиплатформенные или вовсе универсальные (точнее, ограниченно-универсальные, потому что на языке низкого уровня нельзя написать аппаратно-независимые программы) ассемблеры, которые могут работать на разных платформах и операционных системах. Среди последних можно также выделить группу кросс-ассемблеров, способных собирать машинный код и исполняемые модули (файлы) для других архитектур и ОС.

Ассемблирование может быть не первым и не последним этапом на пути получения исполняемого модуля программы. Так, многие компиляторы с языков программирования высокого уровня выдают результат в виде программы на языке ассемблера, которую в дальнейшем обрабатывает ассемблер. Также результатом ассемблирования может быть не исполняемый, а объектный модуль, содержащий разрозненные и непривязанные друг к другу части машинного кода и данных программы, из которого (или из нескольких объектных модулей) в дальнейшем с помощью программы-компоновщика («линкера») может быть скомпонован исполняемый модуль.

Архитектура x86

Ассемблеры для DOS
Наиболее известными ассемблерами для операционной системы DOS являлись Borland Turbo Assembler (TASM), Microsoft Macro Assembler (MASM) и Watcom Assembler (WASM). Также в своё время был популярен простой ассемблер A86.

Windows
При появлении операционной системы Windows появилось расширение TASM, именуемое TASM32, позволившее создавать программы для выполнения в среде Windows. Последняя известная версия TASM — 5.3, поддерживающая инструкции MMX, на данный момент включена в Turbo C++ Explorer. Но официально развитие программы полностью остановлено.

Microsoft поддерживает свой продукт под названием Microsoft Macro Assembler. Она продолжает развиваться и по сей день, последние версии включены в наборы DDK. Но версия программы, направленная на создание программ для DOS, не развивается. Кроме того, Стивен Хатчессон создал пакет для программирования на MASM под названием «MASM32».

Переносимые ассемблеры
Также существует открытый проект ассемблера, версии которого доступны под различные операционные системы и который позволяет получать объектные файлы для этих систем. Называется этот ассемблер NASM (Netwide Assembler).

Yasm — это переписанная с нуля версия NASM под лицензией BSD (с некоторыми исключениями).

flat assembler (fasm) — молодой ассемблер под модифицированной для запрета перелицензирования (в том числе под GNU GPL) BSD-лицензией. Есть версии для KolibriOS, Linux, DOS и Windows; использует Intel-синтаксис и поддерживает инструкции x86-64.

Архитектуры RISC

MCS-51 (Intel 8051) — классическая архитектура микроконтроллера. Для неё существует кросс-ассемблер ASM51, выпущенный корпорацией MetaLink.
Кроме того, многие фирмы — разработчики программного обеспечения, такие как IAR или Keil, представили свои варианты ассемблеров. В ряде случаев применение этих ассемблеров оказывается более эффективным благодаря удобному набору директив и наличию среды программирования, объединяющей в себе профессиональный ассемблер и язык программирования Си, отладчик и менеджер программных проектов.

AVR. На данный момент существуют 2 компилятора производства Atmel (AVRStudio 3 и AVRStudio4). Вторая версия — попытка исправить не очень удачную первую.

В рамках проекта AVR-GCC (он же WinAVR) существует компилятор avr-as (это портированный под AVR ассемблер GNU as из GCC).

Также существует свободный минималистический компилятор avra.

Ассемблирование и компилирование

Процесс трансляции программы на языке ассемблера в объектный код принято называть ассемблированием. В отличие от компилирования, ассемблирование — более или менее однозначный и обратимый процесс. В языке ассемблера каждой мнемонике соответствует одна машинная инструкция, в то время как в языках программирования высокого уровня за каждым выражением может скрываться большое количество различных инструкций. В принципе, это деление достаточно условно, поэтому иногда трансляцию ассемблерных программ также называют компиляцией.

Программирование в защищенном режиме

В защищенном режиме можно адресоваться к участку памяти размером 4 Гб как к одному непрерывному массиву и вообще забыть о сегментах и смещениях. Этот режим намного сложнее реального, поэтому, чтобы переключить в него процессор и поддерживать работу в этом режиме, надо написать небольшую операционную систему. Кроме того, если процессор уже находится под управлением какой-то операционной системы, которая перевела его в защищенный режим, например Windows 95, она, скорее всего, не разрешит программе устранить себя от управления компьютером. С этой целью были разработаны специальные интерфейсы, позволяющие программам, запущенным в режиме V86 в DOS, переключаться в защищенный режим простым вызовом соответствующего прерывания — VCPI и DPMI.

Интерфейс DPMI

Спецификация DPMI создана в 1990 – 1991 годах и представляет собой развитую систему сервисов, позволяющих программам переключаться в защищенный режим, вызывать обработчики прерываний BIOS и DOS, передавать управление другим процедурам, работающим в реальном режиме, устанавливать обработчики аппаратных и программных прерываний и исключений, работать с памятью с разделяемым доступом, устанавливать точки останова и т.д. Операционные системы, такие как Windows 95 или, например, Linux, предоставляют DPMI-интерфейс для программ, запускаемый в DOS-задачах; многочисленные расширители DOS, о которых говорится в следующей главе, предоставляют DPMI для DOS-программ, запускаемых в любых условиях, так что сейчас можно считать DPMI основным интерфейсом, на который следует ориентироваться при программировании 32-битных приложений для DOS.

Расширители DOS

Расширитель DOS (DOS Extender) — это средство разработки (программа, набор программ, часть компоновщика или просто объектный файл, с которым нужно компоновать свою программу), позволяющее создавать 32-битные приложения, запускающиеся в защищенном режиме с моделью памяти flat и с работающими функциями DPMI. Расширитель сам выполняет переключение в защищенный режим, причем, если в системе уже присутствует DPMI, VCPI или другие средства переключения в защищенный режим из V86, он пользуется ими, а если программа запускается в настоящем реальном режиме, DOS-расширитель сам переводит процессор в защищенный режим и выполняет все необходимые действия для поддержки его работы. Кроме полного или частичного набора функций DPMI расширители DOS обычно поддерживают некоторые функции прерывания 21h, за что и получили свое название. В частности, практически всегда поддерживается функция DOS 09h вывода строки на экран: в DS:EDX помещают селектор:смещение начала строки, и расширитель это правильно интерпретирует (многие DPMI-серверы, включая встроенный сервер Windows 95, тоже эмулируют эту функцию DOS).

Так как расширитель должен первым получить управление при старте программы, для того чтобы выполнить переключение режимов, код расширителя нужно объединить с нашей программой на стадии компиляции или компоновки.

Более сложные приемы программирования

Процедуры и функции
Принято разделять языки программирования на процедурные (С, Pascal, Fortran, BASIC) и непроцедурные (LISP, FORTH, PROLOG), где процедуры — блоки кода программ, имеющие одну точку входа и одну точку выхода и возвращающие управление на следующую команду после команды передачи управления процедуре. Ассемблер одинаково легко можно использовать как процедурный язык и как непроцедурный, и в большинстве примеров программ до сих пор мы успешно нарушали рамки и того, и другого подхода. В этой главе рассмотрена реализация процедурного подхода как наиболее популярная.

Вложенные процедуры
Во многих языках программирования можно описывать процедуры внутри друг друга, так что локальные переменные, объявленные в пределах одной процедуры, доступны только из этой процедуры и всех вложенных в нее. Разные языки программирования используют разные способы реализации доступа к переменным, объявленным в функциях с меньшим уровнем вложенности (уровень вложенности главной процедуры определяют как 0 и увеличивают на 1 с каждым новым вложением).

Целочисленная арифметика повышенной точности
Языки высокого уровня обычно ограничены в наборе типов данных, с которыми они могут работать, — для хранения целых чисел применяются отдельные байты, слова или двойные слова. Используя ассемблер, можно придумать тип данных совершенно любого размера (64 бита, 128 бит, 1024 бита) и легко определить все арифметические операции с такими числами.

Вычисления с фиксированной запятой
Существует широкий класс задач, где требуются вычисления с вещественными числами, но не требуется высокая точность вычислений. Например, в этот класс задач попадают практически все процедуры, оперирующие с координатами и цветами точек в двух- и трехмерном пространстве. Так как в результате все будет выводиться на экран с ограниченным разрешением и каждая компонента цвета будет записываться как 6- или 8-битное целое число, не требуются все те десятки знаков после запятой, которые вычисляет FPU. А раз не требуется высокая точность, можно выполнить вычисление значительно быстрее. Чаще всего для представления вещественных чисел с ограниченной точностью используется формат чисел с фиксированной запятой: целая часть числа представляется в виде обычного целого числа, и дробная часть — точно так же в виде целого числа (как мы записываем небольшие вещественные числа на бумаге).

Наиболее распространенные форматы для чисел с фиксированной запятой — 8:8 и 16:16. В первом случае на целую и на дробную части числа отводится по одному байту, а во втором — по одному слову. Операции с этими двумя форматами можно выполнять, помещая число в регистр (16-битаый — для формата 8:8 и 32-битный — для формата 16:16). Разумеется, можно придумать и использовать совершенно любой формат, например 5:11, но некоторые операции над такими числами могут усложниться.



Посмотрите еще:


Категория: Языки программирования | Добавил: woo (07.07.2011)
Просмотров: 1015 | Теги: программирование, ассемблер | Рейтинг: 1.5/2