Главная » Настройка ОС » Язык ассемблер. Команды и основы ассемблера. Программирование: язык Ассемблера. Основы языка Ассемблера Система прерывания программ

Язык ассемблер. Команды и основы ассемблера. Программирование: язык Ассемблера. Основы языка Ассемблера Система прерывания программ

Для того чтобы машина могла выполнить команды человека на аппаратном уровне, необходимо задать определенную последовательность действий на языке «ноликов и единиц». Помощником в этом деле станет Ассемблер. Это утилита, которая работает с переводом команд на машинный язык. Однако написание программы - весьма трудоемкий и сложный процесс. Данный язык не предназначен для создания легких и простых действий. На данный момент любой используемый язык программирования (Ассемблер работает прекрасно) позволяет написать специальные эффективные задачи, которые сильно влияют на работу аппаратной части. Основным предназначением является создание микрокоманд и небольших кодов. Данный язык дает больше возможностей, чем, например, Паскаль или С.

Краткое описание языков Ассемблера

Все языки программирования разделяются по уровням: низкий и высокий. Любой из синтаксической системы «семейки» Ассемблера отличается тем, что объединяет сразу некоторые достоинства наиболее распространенных и современных языков. С другими их роднит и то, что в полной мере можно использовать систему компьютера.

Отличительной особенностью компилятора является простота в использовании. Этим он отличается от тех, которые работают лишь с высокими уровнями. Если взять во внимание любой такой язык программирования, Ассемблер функционирует вдвое быстрее и лучше. Для того чтобы написать в нем легкую программу, не понадобится слишком много времени.

Кратко о структуре языка

Если говорить в общем о работе и структуре функционирования языка, можно точно сказать, что его команды полностью соответствуют командам процессора. То есть Ассемблер использует мнемокоды, наиболее удобные человеку для записи.

В отличие от других языков программирования, Ассемблер использует вместо адресов для записи ячеек памяти определенные метки. Они с процессом выполнения кода переводятся в так называемые директивы. Это относительные адреса, которые не влияют на работу процессора (не переводятся в машинный язык), а необходимы для распознавания самой средой программирования.

Для каждой линейки процессора существует своя При таком раскладе правильным будет любой процесс, в том числе и переведенный

Язык Ассемблера имеет несколько синтаксисов, которые будут рассмотрены в статье.

Плюсы языка

Наиболее важным и удобным приспособлением языка Ассемблера станет то, что на нем можно написать любую программу для процессора, которая будет весьма компактной. Если код оказывается огромным, то некоторые процессы перенаправляет в оперативную память. При этом они все выполняют достаточно быстро и без сбоев, если конечно, ими управляет квалифицированный программист.

Драйвера, операционные системы, BIOS, компиляторы, интерпретаторы и т. д. - это все программа на языке Ассемблера.

При использовании дизассемблера, который совершает перевод из машинного в можно запросто понять, как работает та или иная системная задача, даже если к ней нет пояснений. Однако такое возможно лишь в том случае, если программы легкие. К сожалению, в нетривиальных кодах разобраться достаточно сложно.

Минусы языка

К сожалению, начинающим программистам (и зачастую профессионалам) трудно разобрать язык. Ассемблер требует подробного описания необходимой команды. Из-за того, что нужно использовать машинные команды, растет вероятность ошибочных действий и сложность выполнения.

Для того чтобы написать даже самую простую программу, программист должен быть квалифицированным, а его уровень знаний достаточно высоким. Средний специалист, к сожалению, зачастую пишет плохие коды.

Если платформа, для которой создается программа, обновляется, то все команды необходимо переписывать вручную - этого требует сам язык. Ассемблер не поддерживает функцию автоматического регулирования работоспособности процессов и замену каких-либо элементов.

Команды языка

Как уже было сказано выше, для каждого процессора имеется свой набор команд. Простейшими элементами, которые распознаются любыми типами, являются следующие коды:

Использование директив

Программирование микроконтроллеров на языке (Ассемблер это позволяет и прекрасно справляется с функционированием) самого низкого уровня в большинстве случаев заканчивается удачно. Лучше всего использовать процессоры с ограниченным ресурсом. Для 32-разрядной техники данный язык подходит отлично. Часто в кодах можно заметить директивы. Что же это? И для чего используется?

Для начала необходимо сделать акцент на том, что директивы не переводятся в машинный язык. Они регулируют выполнение работы компилятором. В отличие от команд, эти параметры, имея различные функции, отличаются не благодаря разным процессорам, а за счет другого транслятора. Среди основных директив можно выделить следующие:

Происхождение названия

Благодаря чему получил название язык - "Ассемблер"? Речь идет о трансляторе и компиляторе, которые и производят зашифровку данных. С английского Assembler означает не что иное, как сборщик. Программа не была собрана вручную, была использована автоматическая структура. Более того, на данный момент уже у пользователей и специалистов стерлась разница между терминами. Часто Ассемблером называют языки программирования, хотя это всего лишь утилита.

Из-за общепринятого собирательного названия у некоторых возникает ошибочное решение, что существует единый язык низкого уровня (или же стандартные нормы для него). Чтобы программист понял, о какой структуре идет речь, необходимо уточнять, для какой платформы используется тот или иной язык Ассемблера.

Макросредства

Языки Ассемблера, которые созданы относительно недавно, имеют макросредства. Они облегчают как написание, так и выполнение программы. Благодаря их наличию, транслятор выполняет написанный код в разы быстрее. При создании условного выбора можно написать огромный блок команд, а проще воспользоваться макросредствами. Они позволят быстро переключаться между действиями, в случае выполнения условия или невыполнения.

При использовании директив макроязыка программист получает макросы Ассемблера. Иногда он может широко использоваться, а иногда его функциональные особенности снижаются до одной команды. Их наличие в коде облегчает работу с ним, делает его более понятным и наглядным. Однако следует все равно быть внимательным - в некоторых случаях макросы, наоборот, ухудшают ситуацию.

Язык программирования

Assembler - язык программирования низкого уровня, представляющий собой формат записи машинных команд, удобный для восприятия человеком.

Команды языка ассемблера один в один соответствуют командам процессора и, фактически, представляют собой удобную символьную форму записи (мнемокод) команд и их аргументов. Также язык ассемблера обеспечивает базовые программные абстракции: связывание частей программы и данных через метки с символьными именами и директивы.

Директивы ассемблера позволяют включать в программу блоки данных (описанные явно или считанные из файла); повторить определённый фрагмент указанное число раз; компилировать фрагмент по условию; задавать адрес исполнения фрагмента, менять значения меток в процессе компиляции; использовать макроопределения с параметрами и др.

Каждая модель процессора, в принципе, имеет свой набор команд и соответствующий ему язык (или диалект) ассемблера.

Достоинства и недостатки

минимальное количество избыточного кода (использование меньшего количества команд и обращений в память). Как следствие - большая скорость и меньший размер программы
большие объемы кода, большое число дополнительных мелких задач
плохая читабельность кода, трудность поддержки (отладка, добавление возможностей)
трудность реализации парадигм программирования и любых других сколько-нибудь сложных конвенций, сложность совместной разработки
меньшее количество доступных библиотек, их малая совместимость
непосредственный доступ к аппаратуре: портам ввода-вывода, особым регистрам процессора
возможность написания самомодифицирующегося кода (т.е. метапрограммирования, причем без необходимости программного интерпретатора)
максимальная «подгонка» для нужной платформы (использование специальных инструкций, технических особенностей «железа»)
непереносимость на другие платформы (кроме двоично совместимых).

Синтаксис

Общепринятого стандарта для синтаксиса языков ассемблера не существует. Однако, существуют стандарты де-факто - традиционные подходы, которых придерживаются большинство разработчиков языков ассемблера. Основными такими стандартами являются Intel-синтаксис и AT&T-синтаксис.

Общий формат записи инструкций одинаков для обоих стандартов:

`[метка:] опкод [операнды] [;комментарий]`

Опкод - непосредственно мнемоника инструкции процессору. К ней могут быть добавлены префиксы (повторения, изменения типа адресации и пр.). В качестве операндов могут выступать константы, названия регистров, адреса в оперативной памяти и пр.. Различия между стандартами Intel и AT&T касаются, в основном, порядка перечисления операндов и их синтаксиса при различных методах адресации.

Используемые мнемоники обычно одинаковы для всех процессоров одной архитектуры или семейства архитектур (среди широко известных — мнемоники процессоров и контроллеров Motorola, ARM, x86). Они описываются в спецификации процессоров.

Например, процессор Zilog Z80 наследовал систему команд Intel i8080, расширил ее и поменял мнемоники (и обозначения регистров) на свой лад. Например, сменил интеловские mov на ld . Процессоры Motorola Fireball наследовали систему команд Z80, несколько её урезав. Вместе с тем, Motorola официально вернулась к мнемоникам Intel. и в данный момент половина ассемблеров для Fireball работает с интеловскими мнемониками, а половина с мнемониками Zilog.

Директивы

Кроме инструкций, программа может содержать директивы: команды, не переводящиеся непосредственно в машинные инструкции, а управляющие работой компилятора. Набор и синтаксис их значительно разнятся и зависят не от аппаратной платформы, а от используемого компилятора (порождая диалекты языков в пределах одного семейства архитектур). В качестве набора директив можно выделить:

определение данных (констант и переменных)
управление организацией программы в памяти и параметрами выходного файла
задание режима работы компилятора
всевозможные абстракции (т.е. элементы языков высокого уровня) - от оформления процедур и функций (для упрощения реализации парадигмы процедурного программирования) до условных конструкций и циклов (для парадигмы структурного программирования)
макросы

Происхождение и критика термина «язык ассемблера»

Данный тип языков получил свое название от названия транслятора (компилятора) с этих языков - ассемблера (англ. assembler - сборщик). Название последнего обусловлено тем, что на первых компьютерах не существовало языков более высокого уровня, и единственной альтернативой созданию программ с помощью ассемблера было программирование непосредственно в кодах.

Язык ассемблера в русском языке часто называют «ассемблером» (а что-то связанное с ним - «ассемблерный»), что, согласно английскому переводу слова, неправильно, но вписывается в правила русского языка. Однако, сам ассемблер (программу) тоже называют просто «ассемблером», а не «компилятором языка ассемблера» и т. п.

Использование термина «язык ассемблера» также может вызвать ошибочное мнение о существовании единого языка низкого уровня, или хотя бы стандарта на такие языки. При именовании языка, на котором написана конкретная программа, желательно уточнять, для какой архитектуры она предназначена и на каком диалекте языка написана.

Элементы синтаксиса:

Примеры:

Hello, World!:

Пример для версий Intel x86 (IA32)

mov ax , cs mov ds , ax mov ah , 9 mov dx , offset Hello int 21h xor ax , ax int 21h Hello : db "Hello World !", 13, 10, "$"

Hello, World!:

Пример для версий Amiga

move . l #DOS move . l 4. w , a6 jsr - $0198(a6 ) ; OldOpenLibrary move . l d0 , a6 beq . s . Out move . l #HelloWorld , d1 A ) moveq #13, d2 jsr - $03AE (a6 ) ; WriteChars B ) jsr - $03B4 ; PutStr move . l a6 , a1 move . l 4. w , a6 jsr - $019E (a6 ) ; CloseLibrary . Out rts DOS dc . b "dos.library" , 0 HelloWorld dc . b "Hello World!" , $A , 0

Hello, World!:

Пример для версий AtariST

move . l #helloworld , - (A7 ) move #9, - (A7 ) trap #1 addq . l #6, A7 move #0, - (A7 ) trap #1 helloworld : dc . b "Hello World !", $0d , $0a , 0

Hello, World!:

Пример для версий Intel x86 (IA32)

NASM Linux , используется Intel синтаксис. Компиляция и линковка:

nasm –f elf –o hello.o hello.asm
ld -o hello hello.o

SECTION . data msg db "Hello , world !", 0xa len equ $ - msg SECTION . text global _start _start : ; Точка входа в программу mov eax , 4 ; "write" системный вызов mov ebx , 1 mov ecx , msg ; Указатель на данные mov edx , len ; Количество данных int 0x80 ; Вызов ядра mov eax , 1 ; "_exit" системный вызов mov ebx , 0 ; Возвращаем 0 (все хорошо) int 0x80 ; Вызов ядра

Hello, World!:

Пример для версий PDP-8

/ — комментарии.

/ Hello World на ассемблере для DEC PDP - 8 * 200 hello , cla cll tls / tls устанавливает флаг печати. tad charac / создает индексный регистр dca ir1 / для получения символов tad m6 / настроить счетчик для dca count / ввода символов. next , tad i ir1 / получить символ. jms type / его тип. isz count / сделать что нибудь еще? jmp next / нет, ввести другой символ hlt type , 0 / подпрограмма type tsf jmp . - 1 tls cla jmp i type charac , . / используется в качестве начального значения ir1 . 310 / H 305 / E 314 / L 314 / L 317 / O 254 / , 240 / 327 / W 317 / O 322 / R 314 / L 304 / D 241 / ! m6 , - 15 count , 0 ir1 = 10 $

Hello, World!:

Пример для версий PDP-11

Программа написана на макроассемблере MACRO-11 Для компиляции и запуска этой программы в ОС RT-11 командуем:

MACRO HELLO

ERRORS DETECTED: 0

LINK HELLO -- Линкуем. RUN HELLO -- Запускаем

TITLE HELLO WORLD ; Название . MCALL . TTYOUT ,. EXIT HELLO :: MOV #MSG , R1 ; Начальный адрес строки 1$: MOVB (R1 ) + , R0 ; Получаем следующий символ BEQ DONE ; Если ноль, выходим из цикла . TTYOUT ; Иначе печатаем символ BR 1$ ; Повтор цикла DONE : . EXIT MSG : . ASCIZ / Hello , world !/ ; Строка Hello , world ! . END HELLO ; Конец программы HELLO

Hello, World!:

Пример для версий System/360 , System/370

IBM System/360/370/390 Basic Assembler Language .

// EXEC ASSEMBLY START MAIN BALR 2 , 0 USING * , 2 OPEN PRINT MVC BUF , HW PUT PRINT CLOSE PRINT EOJ HW DC CL132 " HELLO WORLD " BUF DS CL132 PRINT DTFPR IOAREA1 = BUF , DEVADDR = SYSLST , BLKSIZE = 132 , * DEVICE = 3203 , CONTROL = YES , PRINTOV = YES END MAIN /* // EXEC LNKEDT // EXEC /* /&

Hello, World!:

Пример для версий Apple II

* HELLO WORLD FOR 6502 APPLE ][ * ******************************** STROUT EQU $DB3A LDY #> HELLO LDA #< HELLO JMP STROUT HELLO ASC "HELLO WORLD !", 00

Hello, World!:

Пример для версий PDP-10

CHTTYO — весь ввод/вывод осуществляется с помощью каналов ввода/вывода. Лучше всего сделать символические имена для тех каналов, которые вы используете, и начинать их с CH. Определите эти имена с помощью MIDAS оператора == .

CALL — это символическое обозначение для вызова системного вызова. Его формат: .CALL .

OPEN открывает канал ввода/вывода для использования. Требует два параметра — номер канала и имя устройства в SIXBIT.

LOSE %LSFIL — системный вызов, который печатает сообщение об ошибке ввода/вывода, если вдруг она произошла.

IOT — системный вызов, который фактически занимается вводом/выводом. В качестве параметра нужно указать канал и адрес, содержащий код символа для вывода. Например, “H представляет H .

TITLE PRINTHELLO A = 1 CHTTYO == 1 ; Канал для вывода. START : ; Открытие TTY канала. . CALL [ SETZ ? SIXBIT / OPEN / [. UAO , CHTTYO ] ? [ SIXBIT / TTY / ] ((SETZ ))] . LOSE %LSFIL . IOT CHTTYO ,[ "H ] ; Печать HELLO WORLD посимвольно. . IOT CHTTYO ,[ "E ] . IOT CHTTYO ,[ "L ] . IOT CHTTYO ,[ "L ] . IOT CHTTYO ,[ "O ] . IOT CHTTYO ,[ ^M ] ; Символ новой строки . IOT CHTTYO ,[ "W ] . IOT CHTTYO ,[ "O ] . IOT CHTTYO ,[ "R ] . IOT CHTTYO ,[ "L ] . IOT CHTTYO ,[ "D ] . VALUE ; Программка, остановись :) END START

Числа Фибоначчи:

Пример для версий MIPS32

Эмулятор MARS. Вывод консоли MARS:

The Fibonacci numbers are: 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 -- program is finished running --

Программа выводит 15 чисел Фибоначчи. Количество чисел можно изменить в секции.data.

Data space: .asciiz " " head : .asciiz "The Fibonacci numbers are:\n" fib: .word 0 : 15 size : .word 15 .text main: la $t0 , fib la $t5 , size lw $t5 , 0 ($t5 ) li $t2 , 1 add.d $f0 , $f2 , $f4 sw $t2 , 0 ($t0 ) sw $t2 , 4 ($t0 ) addi $t1 , $t5 , - 2 loop : lw $t3 , 0 ($t0 ) lw $t4 , 4 ($t0 ) add $t2 , $t3 , $t4 sw $t2 , 8 ($t0 ) addi $t0 , $t0 , 4 addi $t1 , $t1 , - 1 bgtz $t1 , loop la $a0 , fib move $a1 , $t5 jal print li $v0 , 10 syscall print : add $t0 , $zero , $a0 add $t1 , $zero , $a1 la $a0 , head li $v0 , 4 syscall out : lw $a0 , 0 ($t0 ) li $v0 , 1 syscall la $a0 , space li $v0 , 4 syscall addi li $v0 , 1 la $a0 , ($t2 ) syscall la $a0 , string1 li $v0 , 4 syscall mult $t1 , $t2 mflo $t1 li $v0 , 1 la $a0 , ($t1 ) syscall la $a0 , string2 li $v0 , 4 syscall addiu $t2 , $t2 , 1 beq $t2 , 16 , endloop j loop endloop: li $v0 , 10 syscall

Для начала разберёмся с терминологией.

Машинный код – система команд конкретной вычислительной машины (процессора), которая интерпретируется непосредственно процессором. Команда, как правило, представляет собой целое число, которое записывается в регистр процессора. Процессор читает это число и выполняет операцию, которая соответствует этой команде. Популярно это описано в книге Как стать программистом .

Язык программирования низкого уровня (низкоуровневый язык программирования) – это язык программирования, максимально приближённый к программированию в машинных кодах. В отличие от машинных кодов, в языке низкого уровня каждой команде соответствует не число, а сокращённое название команды (мнемоника). Например, команда ADD – это сокращение от слова ADDITION (сложение). Поэтому использование языка низкого уровня существенно упрощает написание и чтение программ (по сравнению с программированием в машинных кодах). Язык низкого уровня привязан к конкретному процессору. Например, если вы написали программу на языке низкого уровня для процессора PIC, то можете быть уверены, что она не будет работать с процессором AVR.

Язык программирования высокого уровня – это язык программирования, максимально приближённый к человеческому языку (обычно к английскому, но есть языки программирования на национальных языках, например, язык 1С основан на русском языке). Язык высокого уровня практически не привязан ни к конкретному процессору, ни к операционной системе (если не используются специфические директивы).

Язык ассемблера – это низкоуровневый язык программирования, на котором вы пишите свои программы. Для каждого процессора существует свой язык ассемблера.

Ассемблер – это специальная программа, которая преобразует (компилирует) исходные тексты вашей программы, написанной на языке ассемблера, в исполняемый файл (файл с расширением EXE или COM). Если быть точным, то для создания исполняемого файла требуются дополнительные программы, а не только ассемблер. Но об этом позже…

В большинстве случаев говорят «ассемблер», а подразумевают «язык ассемблера». Теперь вы знаете, что это разные вещи и так говорить не совсем правильно. Хотя все программисты вас поймут.

ВАЖНО!
В отличие от языков высокого уровня, таких, как Паскаль , Бейсик и т.п., для КАЖДОГО АССЕМБЛЕРА существует СВОЙ ЯЗЫК АССЕМБЛЕРА. Это правило в корне отличает язык ассемблера от языков высокого уровня. Исходные тексты программы (или просто «исходники»), написанной на языке высокого уровня, вы в большинстве случаев можете откомпилировать разными компиляторами для разных процессоров и разных операционных систем. С ассемблерными исходниками это сделать будет намного сложнее. Конечно, эта разница почти не ощутима для разных ассемблеров, которые предназначены для одинаковых процессоров. Но в том то и дело, что для КАЖДОГО ПРОЦЕССОРА существует СВОЙ АССЕМБЛЕР и СВОЙ ЯЗЫК АССЕМБЛЕРА. В этом смысле программировать на языках высокого уровня гораздо проще. Однако за все удовольствия надо платить. В случае с языками высокого уровня мы можем столкнуться с такими вещами как больший размер исполняемого файла, худшее быстродействие и т.п.

В этой книге мы будем говорить только о программировании для компьютеров с процессорами Intel (или совместимыми). Для того чтобы на практике проверить приведённые в книге примеры, вам потребуются следующие программы (или хотя бы некоторые из них):

. Хорошая программа, особенно для новичков. Включает в себя редактор исходного кода и некоторые другие полезные вещи. Работает в Windows, хотя программы пишутся под DOS. К сожалению, программа стоит денег (но оно того стоит))). Подробности см. на сайте http://www.emu8086.com .
– Турбо Ассемблер от фирмы Borland. Можно создавать программы как для DOS так и для Windows. Тоже стоит денег и в данный момент уже не поддерживается (да и фирмы Borland уже не существует). А вообще вещь хорошая.
– Ассемблер от компании Microsoft (расшифровывается как МАКРО ассемблер, а не Microsoft Assembler, как думают многие непосвящённые). Пожалуй, самый популярный ассемблер для процессоров Intel. Поддерживается до сих пор. Условно бесплатная программа. То есть, если вы будете покупать её отдельно, то она будет стоить денег. Но она доступна бесплатно подписчикам MSDN и входит в пакет программ Visual Studio от Microsoft.
– ассемблер от компании Watcom. Как и все другие, обладает преимуществами и недостатками.
- обладает скромными возможностями, но имеет большой плюс - входит в стандартный набор Windows. Поищите ее в папке WINDOWS\COMMAND или WINDOWS\SYSTEM32. Если не найдете, тогда в других папках каталога WINDOWS.
Желательно также иметь какой-нибудь . Не помешает и досовский файловый менеджер, например Волков Коммандер (VC) или Нортон Коммандер (NC). С их помощью можно также посмотреть шестнадцатеричные коды файла, но редактировать нельзя. Бесплатных шестнадцатеричных редакторов в Интернете довольно много. Вот один из них: McAfee FileInsight v2.1 . Этот же редактор можно использовать для работы с исходными текстами программ. Однако мне больше нравится делать это с помощью следующего редактора:
Текстовый редактор. Необходим для написания исходных текстов ваших программ. Могу порекомендовать бесплатный редактор PSPad , который поддерживает множество языков программирования, в том числе и язык Ассемблера.

Все представленные в этой книге программы (и примеры программ) проверены на работоспособность. И именно эти программы используются для реализации примеров программ, приведённых в данной книге.

И еще – исходный код, написанный, например для Emu8086, будет немного отличаться от кода, написанного, например, для TASM. Эти отличия будут оговорены.

Большая часть программ, приведённых в книге, написана для . Во-первых, потому что этот ассемблер наиболее популярен и до сих пор поддерживается. Во-вторых, потому что он поставляется с MSDN и с пакетом программ Visual Studio от Microsoft. Ну и в третьих, потому что я являюсь счастливым обладателем лицензионной копии MASM.

Если же у вас уже есть какой-либо ассемблер, не вошедший в перечисленный выше список, то вам придётся самостоятельно разобраться с его синтаксисом и почитать руководство пользователя, чтобы научиться правильно с ним работать. Но общие рекомендации, приведённые в данной книге, будут справедливы для любых (ну или почти для любых) ассемблеров.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

язык программирование ассемблер

Введение

Язык программирования ассемблер

История языка

Программирование на языке ассемблер

Преимущества и недостатки языка

Turbo Assembler (TASM)

Система прерывания программ

Механизм прерывания

Работа механизма прерывания

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Прогресс компьютерных технологий определил процесс появления новых разнообразных знаковых систем для записи алгоритмов - языков программирования. Существует множество языков программирования, но мы остановимся на Ассемблере.

Несмотря на то, что в настоящее время программист может использовать большое количество языков программирования, которые гораздо проще Ассемблера, знание Ассемблера и умение программировать на нем никогда не будут лишними. Этот факт подтверждается следующими доводами:

1. На других языках программирования не всегда возможно написать приложение, которое полно бы удовлетворяло требованиям. А в некоторых случаях полностью невозможно. На языке программирования Ассемблер можно написать любое приложение.

2. Иногда языки программирования высокого уровня не могут обеспечить требуемое быстродействие. А приложение созданное на Ассемблере всегда быстродействующее.

3. Размер приложений созданных на языках высокого уровня имею гораздо больший размер, чем приложения созданные на Ассемблере.

4. Язык Ассемблер позволяет работать непосредственно с аппаратными средствами, что в некоторых случаях дает программисту преимущество и требуемый результат. Приложение на языке высокого уровня работает с аппаратными устройствами через написанные модули, т. е. не позволит программисту что-либо изменить, а, следовательно, получить требуемый результат.

5. Знание языка Ассемблер дает большее преимущество перед теми, кто программирует только на языках высокого уровня. Знающий Ассемблер знает и структуру компьютера, и структуру аппаратных устройств.

Цель работы:

описать язык программирования Ассемблер;

выявить преимущества и недостатки языка;

описать Turbo Assembler;

ознакомиться с механизмом прерывания.

Язык программирования ассемблер

История ассемблера

Программисты уже были знакомы с понятием подпрограммы: Грейс Хоппер и ее коллеги применяли подпрограммы на гарвардском «Марке-1» во время второй мировой войны, однако каждая подпрограмма решала свою специфическую задачу.

Подпрограммами называются независимые фрагменты компьютерной программы, используемые многократно и вызываемые из главной программы в случае необходимости. Например, одна подпрограмма может вычислять квадратный корень, а другая заставит компьютер вывести на дисплей литеру.

Первые программисты почти всегда имели блокноты с записью наиболее употребляемых подпрограмм, чтобы в случае необходимости не составлять их заново. Проблема состояла в том, что адреса расположения команд и переменных подпрограммы в памяти менялись в зависимости от ее размещения в последней. Настройка подпрограмм на определенное место в памяти, очевидно, нуждалась в автоматизации, и впервые это было сделано на «Эдсаке». Программисты Кембриджа начали с написания набора унифицированных подпрограмм, которые и образовали библиотеку. После этого достаточно было ввести лишь короткую команду - и компьютер проделывал всю работу по настройке и размещению подпрограммы внутри программы.

Морис Уилкс назвал мнемоническую схему для «Эдсака» и библиотеку подпрограмм собирающей системой (по-английски assembly system - отсюда слово «ассемблер»), поскольку она собирала последовательности подпрограмм.

Ассеммблер (от англ. assembler - сборщик) - компьютерная программа, компилятор исходного текста программы, написанной на языке ассемблера, в программу на машинном языке.

Язык ассемблера в русском языке часто называют просто ассемблером. Транслятор с этого языка тоже обычно называют просто ассемблером, что в ряде случаев может создать путаницу. Процесс трансляции с языка ассемблера в машинный код нередко называют ассемблированием.

Использование термина «язык ассемблера» может вызвать ошибочное мнение о существовании единого языка низкого уровня или хотя бы стандарта на такие языки, что абсолютно не соответствует истине. Поэтому при именовании языка, на котором написана конкретная программа, желательно уточнять, для какой архитектуры она предназначена и на каком диалекте языка написана.

Программирование на языке ассемблер

Ассемблер - язык программирования низкого уровня, представляющий собой формат записи машинных команд, удобный для восприятия человеком.

Команды языка ассемблера один в один соответствуют командам процессора и, фактически, представляют собой удобную символьную форму записи команд и их аргументов. Также язык ассемблера обеспечивает базовые программные абстракции: связывание частей программы и данных через метки с символьными именами и директивы.

Директивы ассемблера позволяют включать в программу блоки данных (описанные явно или считанные из файла) ; повторить определённый фрагмент указанное число раз; компилировать фрагмент по условию; задавать адрес исполнения фрагмента, менять значения меток в процессе компиляции; использовать макроопределения с параметрами и др.

Ассемблерные программы могут быть очень эффективными. Из программистов, с равными навыками и способностями, работающих на языке Ассемблера создать программу более компактную и быстродействующую, чем такую же программу, написанную на языке высокого уровня. Это так практически для всех небольших или средних программ. К сожалению, по мере возрастания размеров, программы на языке Ассемблера теряют часть своих преимуществ. Это происходит из-за необходимого в ассемблерной программе внимания к деталям. Как вы видите, язык Ассемблера требует от вас планирования каждого действия компьютера. В небольших программах это позволяет оптимизировать работу программы с аппаратными средствами. В больших же программах огромное количество деталей может помешать вам эффективно работать над самой программой, даже если отдельные компоненты программы окажутся очень неплохими. Безусловно, программирование на языке Ассемблера отвечает потребностям не каждой программы.

Программы на языке Ассемблера очень точны. Поскольку этот язык позволяет программисту непосредственно работать со всем аппаратным обеспечением, ассемблерная программа может делать то, что недоступно никакой другой программе. Несомненно, что в программировании устройств ввода-вывода, где требуется контроль над отдельными разрядами регистров устройства, программирование на языке Ассемблера - единственный подходящий выбор.

Ясно, что эффективность и точность языка Ассемблера дают определенные преимущества. Но его детализированность создает и некоторые проблемы. Когда же стоит выбирать для программирования язык Ассемблера?

Конечно, вы должны пользоваться программами на языке Ассемблера, когда нет другого способа написать программу. Например, программисты фирмы IBM писали с использованием процедур Ассемблера все программы управления устройствами ввода-вывода для IBM PC. Для управления устройствами ввода-вывода и системой прерываний, потребовалась та точность языка Ассемблера, которую не может обеспечить ни один другой язык программирования. Аналогично, на языке Ассемблера в фирме IBM писались процедуры диагностики, которые должны проверять каждую деталь аппаратуры.

Язык Ассемблера необходим также и в тех случаях, когда главными являются рабочие характеристики программы. Это может быть время исполнения или конечный размер программы. Библиотека математических процедур Фортрана - пример программы, требующей хороших характеристик, как в отношении времени, так и размера. Математические процедуры являются частью любой программы на Фортране, поэтому они должны занимать как можно меньше места. Кроме того, эти процедуры управляют всеми математическими функциями в фортрановской программе и часто используются. Следовательно, они должны исполняться быстро.

Какая программа не подходит для языка Ассемблера? Конечно, вы можете написать на нем любую программу, однако с большой программой лучше работать в языке высокого уровня, таком как C или C#. Эти языки позволяют вам сосредоточиться на своей проблеме. Вам не приходится непосредственно иметь дело с тонкостями аппаратного оборудования и процессора. Языки высокого уровня позволяют вам отступить назад и за деревьями увидеть лес.

При программировании на языке Ассемблера и только через написание программ на этом уровне детализации вы можете понять, как работает машина на самом нижнем уровне. Если вы хотите узнать о компьютере все, вы должны быть знакомы с языком ассемблера. Единственный способ добиться этого: писать программы на этом языке.

Самыми популярными на сегодняшний день являются пакеты Turbo Assembler (TASM) фирмы Borland, Macro Assembler for Windows32 (MASM32), созданный Hutch (на основе старого MASM фирмы Microsoft), а также Flat Assembler (FASM), и Netwide Assembler (NASM), развиваемый командой NASM Development Team. Все эти ассемблеры предоставляют весьма широкие возможности для программиста. На них можно писать программы как под DOS, так и под Windows.

Существует также множество других видов ассемблера, число которых растет. Например: CodeX Assembler, Gema Assembler, Light Macro Assembler (LASM), Lazy Assembler (LZASM), Table Driven Assembler (TDASM), NewBasic++ Assembler (NBASM), TMA Macro Assembler и др.

Преимущества и недостатки языка

Достоинства

Искусный программист, как правило, способен написать более эффективную программу на ассемблере, чем те, что генерируются трансляторами с языков программирования высокого уровня, то есть для программ на ассемблере характерно использование меньшего количества команд и обращений в память, что позволяет увеличить скорость и уменьшить размер программы.

Обеспечение максимального использования специфических возможностей конкретной платформы, что также позволяет создавать более эффективные программы с меньшими затратами ресурсов.

При программировании на ассемблере возможен непосредственный доступ к аппаратуре, в том числе портам ввода-вывода, регистрам процессора, и др.

Язык ассемблера применяется для создания драйверов оборудования и ядра операционной системы

Язык ассемблера используется для создания «прошивок» BIOS.

С помощью языка ассемблера создаются компиляторы и интерпретаторы языков высокого уровня, а также реализуется совместимость платформ.

Существует возможность исследования других программ с отсутствующим исходным кодом с помощью дизассемблера.

Недостатки

Главное преимущество ассемблера практически полностью нивелируется хорошей оптимизацией в современных компиляторах языков высокого уровня.

В силу своей машинной ориентации («низкого» уровня) человеку по сравнению с языками программирования высокого уровня сложнее читать и понимать программу, она состоит из слишком «мелких» элементов - машинных команд, соответственно усложняются программирование и отладка, растет трудоемкость, велика вероятность внесения ошибок. В значительной степени возрастает сложность совместной разработки.

Как правило, меньшее количество доступных библиотек по сравнению с современными индустриальными языками программирования.

Отсутствует переносимость программ на компьютеры с другой архитектурой и системой команд (кроме двоично-совместимых).

Turbo Assembler (TASM )

Турбо Ассемблер фирмы Borland представляет собой многопроходный ассемблер с разрешением опережающих ссылок, скоростью ассемблирования до 48000 строк в минуту (на компьютере IBM PS/2, модель 60), совместимый с макроассемблером фирмы Microsoft MASM и дополнительной возможностью использования режима расширенного синтаксиса. Независимо от вашего опыта в программировании вы, несомненно, оцените эти особенности, а также ряд других средств, которые значительно облегчают программирование на Ассемблере.

Среди таких средств можно кратко упомянуть следующие:

полная поддержка процессора 80386;

улучшенная синтаксическая проверка типов;

упрощенные директивы определения сегментов;

улучшенное управление листингом;

расширения инструкций POP и PUSH;

расширенный оператор CALL с аргументами и необязательным параметром языка;

локальные метки;

локальные идентификаторы в стеке и аргументы вызова в процедурах;

структуры и объединения;

вложенные директивы;

режим QUIRK, эмулирующий MASM;

полная отладка на уровне исходного текста с помощью Турбо отладчика;

встроенная утилита генерации перекрестных ссылок (TCREF) ;

файлы конфигурации и командные файлы.

Турбо Ассемблер является мощным Ассемблером, работающим с командной строкой, который воспринимает ваши исходные файлы (файлы с расширением *. asm*) и создает из них объектные модули (файлы с расширением *. obj*). После этого вы можете использовать программу-компоновщик фирмы Borland TLINK. EXE, отличающуюся высокой скоростью компоновки, для компоновки полученных объектных модулей и создания выполняемых файлов (файлов с расширением *. exe*).

Турбо Ассемблер создан для работы с процессорами серии 80х86 и 80х87 (более подробно набор инструкций процессоров серии 80х86/80х87 описан в соответствующих руководствах фирмы Intel).

Turbo Assembler, помимо полной поддержки транслятора фирмы Microsoft имеет дополнительные возможности, объединённые в режиме, названном разработчиками Ideal. Использование этого режима даёт возможность начинающему программисту применять более наглядный и простой стиль разработки программ. Более опытные программисты, пишущие на ассемблере, могут использовать такие возможности режима Ideal, как вложенные структуры, объединения.

Важной особенностью режима Ideal является применение проверки типов данных, подобно языкам высокого уровня, что позволяет выявить многие ошибки ещё на этапе трансляции. Среди многих других важных преимуществ режима Ideal можно выделить следующие:

Возможность использования одинаковых имён для обозначения членов различных структур;

Применение операторов HIGH и LOW;

Предварительное вычисление выражений EQU;

Корректное управление сегментами данных объединённых в группы;

Усовершенствованное использования директив;

Разумное использование скобок в выражениях.

Turbo Assembler передаёт аргументы в процедуры на языках высокого уровня в кадре стека, помещая аргументы перед вызовом процедуры в стек. Процедуры, написанные на языках высокого уровня, считывают аргументы из стека по мере необходимости. При выходе процедура может удалять аргументы из стека или оставлять эту операцию для вызывающей процедуры.

Традиционным способом, с помощью которого объединяются программы, написанные на С++ и Ассемблере, является разделительная компиляция с последующей компоновкой в один исполняемый файл. При этом можно использовать компилятор Borland C++, который вызывает Turbo Assembler для трансляции ассемблерной программы.

Разработка программы на языке Turbo Assembler включает четыре этапа:

1-й этап. Подготовка исходного текста программы и оформление его в виде текстового файла (одного или нескольких) с помощью какого-нибудь редактора в формате DOS с расширением *. asm*.

2-й этап. Ассемблирование программы с применением транслятора Tasm, результатом которого является объектный файл с расширением *. obj*. Когда программа состоит из нескольких файлов (модулей), то их ассемблирование производится независимо друг от друга. Если в процессе трансляции будут обнаружены ошибки, то объектный файл не создаётся, а формируется сообщение об ошибках. Ошибки устраняются, после чего трансляция повторяется. Объектный файл (двоично-кодированное представление программы) не может быть запущен на исполнение, так как в нём не содержится информация о загрузке сегментов программы в памяти компьютера.

3-й этап. Компоновка программы производится компоновщиком (редактором связей) Turbo Linker и заключается в объединении объектных модулей в один исполняемый файл с назначением стартового адреса программы. Исполняемый файл имеет расширение *. exe*. 2-й и 3-й этапы определяют процесс подготовки исполнительного файла программы, называемого трансляцией.

4-й этап состоит в отладке программы с использованием отладчика Turbo Debugger, который будет являться основным инструментом при изучении форматов команд, их кодирования, а также представления переменных программы в памяти.

Система прерывания программ

Одним из принципиальных отличий компьютера от любой другой машины, является то, что ПК способен реагировать на непредсказуемые события в процессе работы. Эта способность обеспечивается с помощью особого свойства компьютера - аппарата прерываний. Прерывание позволяет компьютеру приостановить любое свое действие и переключиться на другое в зависимости от того, что вызывает это прерывание. Например, нажатие соответствующей клавиши на клавиатуре.

Способность к прерыванию разрешает, казалось бы, сложнейшую проблему эффективности работы нашего компьютера. С одной стороны, мы хотим, чтобы компьютер занимался той работой, которую мы ему дали. С другой стороны, нам нужно, чтобы он реагировал на любую нашу команду, подаваемую, например, с помощью клавиатуры. Если бы компьютер был способен только на то, чтобы не отвлекаясь выполнять то, что ему заранее было задано, он бы не смог ответить на наши запросы своевременно, не следя постоянно за деятельностью клавиатуры. Реагировать на сигналы, посылаемые клавиатурой, равно как и на другие сигналы, требующие внимания в то время, когда компьютер занят другой работой, позволяет ему система прерываний.

Микропроцессор нашего ПК имеет “ врожденную” способность прерывать выполнение операций, при этом у него существует надежное средство откладывать на хранение работу, выполнение которой было прервано. Для этого используется стек микропроцессора. Когда происходит прерывание, запись того, что делал компьютер в этот момент, хранится в стеке, так что по завершении прерывания мы можем вернуться к тому месту, от которого нам пришлось отвлечься. Это один из нескольких способов применения стека, но он является самым важным. Без стека, куда мы можем положить на хранение информацию о выполняемой работе, не могла бы реализоваться сама идея прерывания.

Механизм прерывания

Прерывание (англ. interrupt) - сигнал, сообщающий процессору о наступлении какого-либо события. При этом выполнение текущей последовательности команд приостанавливается, и управление передаётся обработчику прерывания, который реагирует на событие и обслуживает его, после чего возвращает управление в прерванный код.

Программное прерывание - синхронное прерывание, которое может осуществить программа с помощью специальной инструкции.

Для обработки событий, происходящих асинхронно по отношению к выполнению программы, лучше всего подходит механизм прерываний. Прерывание можно рассматривать как некоторое особое событие в системе, требующее моментальной реакции. Например, хорошо спроектированные системы повышенной надежности используют прерывание по аварии в питающей сети для выполнения процедур записи содержимого регистров и оперативной памяти на магнитный носитель с тем, чтобы после восстановления питания можно было продолжить работу с того же места.

Кажется очевидным, что возможны самые разнообразные прерывания по самым различным причинам. Поэтому прерывание рассматривается не просто как таковое: с ним связывают число, называемое номером типа прерывания или просто номером прерывания. С каждым номером прерывания связывается то или иное событие. Система умеет распознавать, какое прерывание, с каким номером оно произошло, и запускает соответствующую этому номеру процедуру.

Программы могут сами вызывать прерывания с заданным номером. Для этого они используют команду INT. Это так называемые программные прерывания. Программные прерывания не являются асинхронными, так как вызываются из программы.

В процессорах архитектуры x86 для явного вызова синхронного прерывания имеется инструкция Int, аргументом которой является номер прерывания (от 0 до 255). ВIBM PC-совместимых компьютерах обработку некоторых прерываний осуществляют подпрограммы BIOS, хранящиеся в ПЗУ, и это служит интерфейсом для доступа к сервису, предоставляемому BIOS. Также, обслуживание прерываний могут взять на себя BIOS карт расширений (например, сетевых или видеокарт), операционная система и даже обычные (прикладные) программы, которые постоянно находятся в памяти во время работы других программ (т. н. резидентные программы). В отличие от реального режима, в защищённом режиме x86-процессоров обычные программы не могут обслуживать прерывания, эта функция доступна только системному коду (операционной системе).

MS-DOS использует для взаимодействия со своими модулями и прикладными программами прерывания с номерами от 20h до 3Fh (числа даны в шестнадцатеричной системе счисления, как это принято при программировании на языке ассемблера x86). Например, доступ к основному множеству функций MS-DOS осуществляется исполнением инструкции Int 21h (при этом номер функции и её аргументы передаются в регистрах). Это распределение номеров прерываний не закреплено аппаратно и другие программы могут устанавливать свои обработчики прерываний вместо или поверх уже имеющихся обработчиков, установленных MS-DOS или другими программами, что, как правило, используется для изменения функциональности или расширения списка системных функций. Также, этой возможностью пользуются вирусы.

Работа механизма прерывания

Каждое определённое прерывание идентифицируется своим номером. Например, таймер и клавиатура и принтер имеют каждый свой собственный номер прерывания. Что касается базовой системы ввода/вывода, то её сервисные программы подразделяются на группы, причём за всеми программами группы закрепляется один номер прерывания.

Когда происходит прерывание, его номер из таблицы используется для включения соответствующей программы обработки прерываний. Перед тем как такая программа начнёт свою работу, механизм микропроцессора, отвечающий за обработку прерываний, оставляет запись в стеке о том, какая работа производилась до прерывания. После этого выполняется программа обработки прерывания.

Программа обработки прерываний начинает работу, приняв предохранительные меры против дальнейших возможных прерываний, в случае, если должны выполняться очень важные или сложные операции, которые нельзя прерывать. Обычно такие программы включают смену сегментного регистра, управляющего доступом в память, а также запись в стек дальнейшей информации о состоянии, которую необходимо сохранить в добавление к той, которая была автоматически записана в начале прерывания.

После завершения своих операций программа обработки прерываний может снова привести в действие другие типы прерываний и выполнять необходимую работу. Когда операции прерывания заканчиваются, программа обработки прерываний восстанавливает исходное состояние машины, в котором она находилась до прерывания, и компьютер продолжает прерванную работу.

Для примера рассмотрим программу, которая представляет собой исполняемый *. exe файл, после запуска которого на экране периодически появляется государственный флаг России. Период появлений примерно 1 раз в 2 секунды (см. Приложение). Данная программа имеет следующий алгоритм работы (рис. 1) :

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Алгоритм работы программы.

Программное обращение к видеодрайверу BIOS реализуется с помощью прерывания INT 10h. При работе в текстовом режиме обычно используются следующие функции драйвера:

02h - установить позицию курсора;

03h - получить позицию курсора;

05h - установить видеостраницу;

06h - инициализировать или прокрутить вверх окно;

07h - инициализировать или прокрутить вниз окно;

09h - вывести символ и атрибут в позицию курсора;

0Ah - вывести символ в позицию курсора;

0Eh - вывести символ в режиме телетайпа;

10h, подфункция 3h - переключить бит мерцание/яркость;

13h - вывести строку в режиме телетайпа.

С помощью функций 06h и 07h в заданном месте экрана дисплея создаются цветные прямоугольные окна заданного размера. Если в эти окна выведен какой-либо текст, то с помощью этих функций его можно прокручивать вверх и вниз.

Функции 09h, 0Ah, 0Eh и 13h служат для вывода на экран отдельных символов и символьных строк (в цикле). Предусмотрен вывод одного и того же символа заданное число раз, что можно использовать при создании рамок и других орнаментов.

Функция 0Eh реагирует на управляющие коды, выполняя соответствующие действия. Курсор перемещается после вывода каждого символа.

Функция 13h предназначена для вывода строк с указанием атрибутов как каждого символа в отдельности, так и всей строки. Функция может выполняться в четырех вариантах в зависимости от кода режима, указываемого в регистре AL.

При выводе на экран средствами драйвера BIOS необходимо иметь в виду, что ввод с клавиатуры Ctrl/C не приводит к завершению программы. Следует опасаться бесконечных циклов вывода на экран - выход из них возможен только путем перезагрузки компьютера.

Сигналы внешних аппаратных прерываний (от таймера, клавиатуры, дисков и проч.) поступают в процессор не непосредственно, а через контроллер прерываний, в качестве которого используется микросхема Intel 8259A. Обработка аппаратного прерывания обязательно включает в себя процедуры управления контроллером прерываний. Организация системы аппаратных прерываний заключается в том, что к восьми входным выводам контроллера подключаются выводы устройств, на которых возникают сигналы прерываний. Выход INT контроллера подключается к одноименному входу микропроцессора. При этом, кроме сигнала INT, инициирующего процедуру прерывания в микропроцессоре, контроллер передает в микропроцессор по линиям данных номер вектора, через который должна быть вызвана программа обработки поступившего прерывания. Передаваемый номер вектора образуется в контроллере путем сложения базового номера, записанного в одном из его регистров, с номером входной линии, по которой поступил запрос. Номер базового вектора заносится в контроллер автоматически в процессе начальной загрузки компьютера. Контроллер программируется через порты 20h и 21h. Поскольку базовый вектор всегда равен 8, то номера векторов, закрепленных за аппаратными прерываниями, лежат в диапазоне 8h,..., Fh.

В нашем случае также необходимо рассмотреть прерывания вызванные сигналами системного таймера.

Прерывания это готовые процедуры, которые компьютер вызывает для выполнения определенной задачи. Существуют аппаратные и программные прерывания. Аппаратные прерывания инициируются аппаратурой, либо с системной платы, либо с карты расширения. Они могут быть вызваны сигналом микросхемы таймера, сигналом от принтера, нажатием клавиши на клавиатуре и множеством других причин. Аппаратные прерывания не координируются с работой программного обеспечения. Когда вызывается прерывание, то процессор оставляет свою работу, выполняет прерывание, а затем возвращается на прежнее место. Для того чтобы иметь возможность вернуться точно в нужное, место программы, адрес этого места (CS: IP) запоминается на стеке, вместе с регистром флагов. Затем в CS: IP загружается адрес программы обработки прерывания и ей передается управление. Программы обработки прерываний иногда называют драйверами прерываний. Они всегда завершаются инструкцией IRET (возврат из прерывания), которая завершает процесс, начатый прерыванием, возвращая старые значения CS: IP и регистра флагов, тем самым, давая программе возможность продолжить выполнение из того же состояния. Все IBM PC используют микросхему таймера 8253 (или 8254) для согласования импульсов от микросхемы системных часов. Число циклов системных часов преобразуется в один импульс, а последовательность этих импульсов подсчитывается для определения времени, или они могут быть посланы на громкоговоритель компьютера для генерации звука определенной частоты. Микросхема 8253 имеет три идентичных независимых канала, каждый из которых может программироваться. Микросхема 8253 работает независимо от процессора. Процессор программирует микросхему и затем обращается к другим делам. Таким образом 8253 действует как часы реального времени - она считает свои импульсы независимо от того, что происходит в компьютере. Однако, максимальный программируемый интервал составляет приблизительно 1/12 секунды. Для подсчета интервалов времени в часы и минуты нужны какие-то другие средства. Именно по этой причине импульсы от нулевого канала микросхемы таймера накапливаются в переменной, находящейся в области данных BIOS. Это накопление обычно называется подсчетом времени суток. 18. 2 раза в секунду выход канала 0 обрабатывается аппаратным прерыванием (прерыванием таймера), которое ненадолго останавливает процессор и увеличивает счетчик времени суток.

Число 0 соответствует полночи 12: 00; когда счетчик достигает значения эквивалентного 24 часам, он сбрасывается на ноль. Другое время в течение суток легко определяется делением показателя счетчика на 18. 2 для каждой секунды. Счетчик времени суток используется в большинстве операций, связанных со временем.

Заключение

Ассемблер является символическим аналогом машинного языка. По этой причине программа, написанная на ассемблере, должна отражать все особенности архитектуры микропроцессора: организацию памяти, способы адресации операндов, правила использования регистров и т. д. Из-за необходимости учета подобных особенностей ассемблер уникален для каждого типа микропроцессоров.

В данной курсовой работе изучен теоретический материал о языке низкого уровня - ассемблер, его преимущества и недостатки, основные этапы программирования на ассемблере. Были рассмотрены принципы обработки прерываний, вывода и ввода информации в графическом и текстовом режимах, обработка сообщений системного таймера, реализован алгоритм выполнения поставленной задачи, а также выполнена трансляция кода в исполняемый файл.

Список литературы

Касвандс Э. Г. Введение в программирование на языке Ассемблер. ч. 1 - М. : ЮНИТИ - ДАНА, 2006.

Юров В. Assembler. Специальный справочник. - СПб. : Питер, 2007.

Что такое ассемблер. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.assembler.webservis.ru

Ваулин А. С. Языки программирования. кн. 5 - М. : Школа-Пресс, 2008.

Малютин Э. А. Языки программирования. - М. : Просвещение, 2008.

Абель П. Язык Ассемблера для IBM PC и программирования /Пер. с англ. Ю. В. Сальникова - М. ; Высшая школа 2007 - 447 с. : ил.

Программируем на ассемблере. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.kalashnikoff.ru

Зубков С. В. Assembler для DOS, Windows и Unix. - М. : ИНФРА-М, 2009.

Богумирский Б. Эффективная работа на IBM PC в среде Windows 95 СПб, «Питер», 2007.

Юров В., Хорошенко В. Assembler - Учебный курс. - СПб. : Питер, 2007.

Приложение

Код программы

; mov AX, data; инициализация

mov DS, AX; сегментного регистра DS

; Прочитаем и сохраним исходное содержимое вектора 8

mov word ptr old_08h, BX

mov word ptr old_08h+2, ES

; Установим наш обработчик прерываний new_08h

mov DX, offset new_08h

push DS; Сохраним на время DS

push CS; Отправим содержимое CS

int 21h; Вызов DOS (функции 25h)

pop DS; Восстановим DS

; Сымитируем действия, выполняемые в течение 3 с, просто зациклив программу

; Вторая ветвь программы, активизируемая по истечении 3 с

; белая полоса

; синяя полоса

; красная полоса

mov CS: time, 20

; Прикладной обработчик прерываний от таймера,

; активизируемый 18, 2 раза в секунду

push AX; Сохраним два используемых

push BP; в обработчике регистра

dec CS: time; Декремент интервала времени

jnz outint; Пока не 0, выйти из прерывания

; Содержимое ячейки time уменьшилось до 0, выполнить переключение программы

mov BP, SP; ВР=текущая вершина стека

mov AX, offset fin; Смещение точки перехода

mov , AX; /Отправим его в стек на место IP

mov AX, seg fin; /Сегмент точки перехода

mov , AX; /Отправим его в стек на место CS

outint: mov AL, 20h; /Команда EOI в контроллер

out 20h, AL; /прерываний

MOV AX, 0600h ; AH=06 (прокрутка), AL=00 (весь экран)

MOV BH, 07 ; нормальный атрибут

MOV CX, 0000 ; верхняя левая позиция

MOV DX, 184Fh ; нижняя правая позиция

INT 10h ; передача управления в BIOS

MOV AH, 02 ; номер функции

MOV BH, 00 ; номер страницы

MOV DH, 00 ; номер строки

MOV DL, 00; номер столбца

INT 10h ; устанавливаем курсор

pop BP; /Восстановим оба

pop AX; /сохраненных регистра

iret; /Выход из прерывания

time dw 20; /Ячейка для отсчета времени

; /Поля данных

old_08h dd 0; /Ячейка для хранения исходного вектора

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Эволюция языков программирования от низкого уровня до современности. Языки программирования второго поколения - ассемблер. Императивные, функциональные, логические и объектно-ориентированные языки. Машинная независимость. Парадигмы программирования.

презентация , добавлен 14.10.2013

Изучение некоторых аспектов языка Ассемблера и ЭВМ в целом. Построение алгоритмов решения поставленной задачи на языках программирования Си, Ассемблер УМ и IBM PC. Составление блок-схем решений и написание программ на каждом из перечисленных языков.

курсовая работа , добавлен 20.10.2014

Изучение языка низкого уровня ассемблер для написания примера программы для 16 битного приложения. Разработка и реализация алгоритма поднесения чисел к степени чисел над полем за основанием 2 (mod 2). Иллюстрация техники создания DOS приложения.

курсовая работа , добавлен 08.11.2011

Машинные коды и ассемблер. Первые языки программирования высокого уровня. Язык программирования FORTRAN. Достоинства и недостатки ALGOL. Научные и бухгалтерские программы. Основные принципы, которые соблюдались при создании языка программирования Basic.

курсовая работа , добавлен 21.06.2014

Язык программирования как формальная знаковая система, предназначенная для записи программ. Рефал как алгоритмический язык рекурсивных функций. Лисп как ассемблер, ориентированный на работу со списковыми структурами. Пролог: понятие, основные средства.

презентация , добавлен 22.02.2014

Особенности ассемблера - машинно-ориентированного языка низкого уровня, применяемого для создания простых приложений. Связывание программ на разных языках. Типичный формат записи команд, инструкции и директивы языка ассемблера. Разработка игры "Змейка".

курсовая работа , добавлен 20.07.2014

Характеристика языков программирования: краткая история, хронология. Основные виды языков программирования: ассемблер; бейсик. Создание и использование формул в Excel. Применение операторов в формулах. Использование функций в Excel. Сайт дома отдыха.

отчет по практике , добавлен 03.06.2011

Ввод и вывод чисел при помощи подключаемого модуля IO. Особенности работы с одномерными и двухмерными массивами. Тестирование состояние флагов. Рринципы и навыки работы с компилятором и отладчиком. Разработка схемы алгоритма программы на языке ассемблер.

курсовая работа , добавлен 02.12.2009

Изучение особенностей операционной системы, набора программ, контролирующих работу прикладных программ и системных приложений. Описания архитектуры и программного обеспечения современных операционных систем. Достоинства языка программирования Ассемблер.

презентация , добавлен 22.04.2014

Ассемблер как символический аналог машинного языка. Архитектура микропроцессора: организация памяти, способы адресации операндов, правила использования регистров. Текст программы. Этапы программирования на ассемблере, алгоритмы выполнения задач.

Государственное Бюджетно-Образовательное Учреждение

Предмет : информатика

Реферат

Тема: История языков программирования.

Ассемблер.

Выполнил : ученик 8 класса,

средней школы №1467

Сорокин Николай

Руководитель : Цветкова Оксана Михайловна

Введение

С увеличением объёма вычислений появился первый счётный переносной инструмент – “Счёты”.

В начале 17 века возникла необходимость в сложных вычислениях. потребовались счётные устройства, способные выполнять большой объём вычислений с высокой точностью. В 1642 г. французский математик Паскаль сконструировал первую механическую счётную машину – “Паскалину”.

В 1830 г. английский учёный Бэбидж предложил идею первой программируемой вычислительной машины (“аналитическая машина”). Она должна была приводиться в действие силой пара, а программы кодировались на перфокарты. Реализовать эту идею не удалось, так как было не возможно сделать некоторые детали машины.

Первый реализовал идею перфокарт Холлерит. Он изобрёл машину для обработки результатов переписи населения. В своей машине он впервые применил электричество для расчётов. В 1930 г. американский учёный Буш изобрел дифференциальный анализатор – первый в мире компьютер.

Большой толчок в развитии вычислительной техники дала вторая мировая война. Военным понадобился компьютер, которым стал “Марк-1” – первый в мире цифровой компьютер, изобретённый в 1944 г. профессором Айкнем. В нём использовалось сочетание электрических сигналов и механических приводов. Размеры: 15 X 2,5 м., 750000 деталей. Могла перемножить два 23-х разрядных числа за 4 с.

В 1946 г. группой инженеров по заказу военного ведомства США был создан первый электронный компьютер – “Эниак”. Быстродействие: 5000 операций сложения и 300 операций умножения в секунду. Размеры: 30 м. в длину, объём – 85 м3., вес – 30 тонн. Использовалось 18000 эл. ламп.

Первая машина с хронимой программой – ”Эдсак” – была создана в 1949 г., а в 1951 г. создали машину “

Юнивак” – первый серийный компьютер с хронимой программой. В этой машине впервые была использована магнитная лента для записи и хранения информации

Для чего нужен язык программирования?

Компьютеpы появились очень давно в нашем миpе, но только в последнее вpемя их начали так усиленно использовать во многих отpаслях человеческой жизни. Ещё десять лет назад было редкостью увидеть какой-нибудь персональный компьютер - они были, но были очень дорогие, и даже не каждая фирма могла иметь у себя в офисе компьютер. А теперь? Теперь в каждом третьем доме есть компьютер, который уже глубоко вошёл в жизнь самих обитателей дома.

Сама идея создания искусственного интеллекта появилась давным давно, но только в 20 столетии её начали приводить в исполнение. Сначала появились огромные компьютеры, которые были подчастую размером с огромный дом. Использование таких махин, как вы сами понимаете, было не очень удобно. Но что поделаешь? Но мир не стоял на одном месте эволюционного развития - менялись люди, менялась их Среда обитания, и вместе с ней менялись и сами технологии, всё больше совершенствуясь. И компьютеры становились всё меньше и меньше по своим размерам, пока не достигли сегодняшних размеров.

Но человеку ведь тоже надо как-нибудь общаться с машиной - ведь кому нужна неуправляемая машина? Сначала люди вели своё общение с компьютерам посредством перфокарт. Перфокарты - это небольшие карточки, на которые нанесены ряды цифр. У компьютера имелся “дисковод”, в который вставлялись сами карты и он при помощи маленьких иголочек ставил дырочки на цифрах. Такое общение мало кому доставляло удовольствие - ведь не очень удобно таскать с собой кучи перфокарт, которые после одного использования приходилось выбрасывать.

Но, как и другие технологии, процесс общения человека с искусственным интеллектом претерпел кое-какие изменения. Теперь человек проводит свою беседу с компьютером при помощи клавиатуры и мышки. Это довольно удобно и иногда даже доставляет удовольствие человеку.

Современные вычислительные машины представляют одно из самых значительных достижений человеческой мысли, влияние которого на развитие научно-технического прогресса трудно переоценить. Области применения ЭВМ непрерывно расширяются. Этому в значительной степени способствует распространение персональных ЭВМ, и особенно микроЭВМ.

За время, прошедшее с 50-х годов, цифровая ЭВМ превратилась из “волшебного”, но при этом дорогого, уникального и перегретого нагромождения электронных ламп, проводов и магнитных сердечников в небольшую по размерам машину – персональный компьютер – состоящий из миллионов крошечных полупроводниковых приборов, которые упакованы в небольшие пластмассовые коробочки.

В результате этого превращения компьютеры стали применяться повсюду. Они управляют работой кассовых аппаратов, следят за работой автомобильных систем зажигания, ведут учёт семейного бюджета, или просто используются в качестве развлекательного комплекса… Но это только малая часть возможностей современных компьютеров. Более того, бурный прогресс полупроводниковой микроэлектроники, представляющей собой базу вычислительной техники, свидетельствует о том, что сегодняшний уровень как самих компьютеров, так и областей их применения является лишь слабым подобием того, что наступит в будущем.

Компьютеры начинают затрагивать жизнь каждого человека. Если вы заболеете, и если вас направят в больницу, то попав туда, в окажетесь в мире, где от компьютеров зависят жизни людей (в части современных больниц вы даже встретите компьютеров больше, чем самих пациентов, и это соотношение будет со временем расти, перевешивая число больных). Постепенно изучение компьютерной техники пытаются вводить в программы школьного обучения как обязательный предмет, чтобы ребёнок смог уже с довольно раннего возраста знать строение и возможности компьютеров. А в самих школах (в основном на западе и в Америке) уже многие годы компьютеры применялись для ведения учебной документации, а теперь они используются при изучении многих учебных дисциплин, не имеющих прямого отношения к вычислительной технике. Даже в начальной школе компьютеры внедряются для изучения курсов элементарной математики и физики. Сами микропроцессоры получили не менее широкое распространение чем компьютеры - они встраиваются в кухонные плиты для приготовления пищи, посудомоечные машины и даже в часы.

Очень широкое распространение получили игры, построенные на основе микропроцессоров. Сегодня игровая индустрия занимает очень большую часть рынка, постепенно вытесняя с него другие развлечения детей. Но для детского организма очень вредно сидеть часами за монитором и отчаянно нажимать на клавиши, так как у ребёнка может развиться своеобразная болезнь - когда у него только одно на уме – компьютер, и больше ничего. Дети с такой болезнью обычно становятся агрессивными, если их начинают ограничивать в доступе к играм. У таких детей сразу пропадает какое-либо желание делать что-то, что не относится к компьютеру и что им не интересно - так они начинают забрасывать свою учёбу, что ведёт к не очень хорошим последствиям.

Уже сейчас компьютеры могут чётко произносить различные фразы, словосочетания, проигрывать музыку и.т.д. Человек теперь может сам записать какие-нибудь слова, предложения и даже музыкальные композиции на своём компьютере для того, чтобы потом компьютер мог их воспроизводить в любое назначенное время.

Компьютеры способны также воспринимать устную речь в качестве сигналов, однако им приходится выполнять большую работу по расшифровке услышанного, если форма общения жестко не установлена. Ведь одну и ту же команду один и тот же человек может произнести несколькими способами, и всё время эта команда будет звучать по-разному; а в целом мире - миллиарды людей, и каждый произносит одну и ту же команду несколькими различными способами. Поэтому в данное время довольно сложно создать компьютер, который будет управляться при помощи голоса человека. Многие фирмы пытаются решить эти проблемы. Некоторые фирмы делают небольшие шажки на пути к данной цели, но всё равно эти шажки пока ещё почти незаметные.

Но проблема распознавания речи является частью более широкой проблемы, называемой распознаванием образов. Если компьютеры смогут хорошо распознавать образы, они будут способны анализировать рентгенограммы и отпечатки пальцев, а также выполнять многие другие полезные функции (сортировкой писем они занимаются уже сейчас). Следует заметить, что человеческий мозг прекрасно справляется с распознаванием образов даже при наличии различных шумов и искажений, и исследования в этой области, направленные на приближение соответствующих возможностей компьютера к способностям человека, представляются весьма перспективными. Если компьютеры смогут достаточно качественно распознавать речь и отвечать на неё в словесной форме, то, по-видимому, станет возможным вводить в них в этой форме программы и данные. Это позволит в буквальном смысле слова говорить компьютеру, что он должен делать, и выслушивать его мнение по этому поводу при условии, конечно, что выдаваемые ей указания чёткие, не содержат противоречий и.т.д.

Устное общение с компьютерами позволит упростить его программирование, однако остаётся нерешённая проблема, на каком именно языке следует с ним общаться. Многие предлагают для этих целей английский язык, но он не обладает точностью и однозначностью, необходимыми с точки зрения компьютера и исполняемых в нём программ. В этой области уже многое сделано, но ещё много предстоит сделать.

Мы часто жалуемся, что другие люди не понимают нас; но пока и сами персональные компьютеры не способны до конца понять нас, или понять, что мы хотим сказать с полуслова. И в течение какого-то периода времени нам придётся довольствоваться такими машинами, которые просто следуют нашим указаниям, исполняя их “с точностью до миллиметра”.

Для общения с компьютерами, ещё во времена перфокарт, тогдашние программисты использовали язык программирования, очень похожий на современный Ассемблер. Это такой язык, где все команды, поступающие к компьютеру пишутся подробно при помощи специальных слов и значков{?}.

В наше время усиленно используются языки программирования более высокого уровня, работать с которыми намного легче чем с Ассемблером, так как в них одно слово может заменять сразу несколько команд. И притом большинство языков программирования высокого уровня в названиях команд, используемых при общении с компьютером, используют эквиваленты, названные на английском языке, что, естественно, облегчает программирование. Но в них есть один минус по сравнению с языками, подобными Ассемблеру - в Ассемблере все команды, поступаемые из программы чётко распределяются в памяти компьютера, занимая свободные места, тем самым значительно выигрывая в скорости; а языки высокого уровня не умеют этого, соответственно теряя в скорости исполнения программы. А в нашем сегодняшнем мире всем известно, что: “Время - деньги”.

Хотя, пока компьютер уступает человеку с точки зрения творческой деятельности, потому что машина не наделена пока такими качествами, которые смогли бы ей помочь создать что-нибудь новое, что не введено в её память самим человеком.

Боьшинство людей, по-видимому, считают, что термины “вычислительная машина” и “вычислительная техника” синонимами и связывают их с физическим оборудованием, как, например, микропроцессором, дисплеем, дисками, принтерами и другими истройствами, привлекающими внимание людей, когда человек видит компьютер. Хотя эти устройства и важны, всё-таки они составляют только “верхушку айсберга”. На начальном этапе использованаия современного компьютера мы имеем дело не с самим компьютером, а с совокупностью правил, называемых языками программироваания, на которых указываются действия, которые должен выполнять компьютер. Важное значение языка программирования подчёркивается тем фактом, что сама вычислительная машина может рассматриваться как аппаратный интерпретатор какого-нибудь конкретного языка, который называется машинным языком. Для обеспечения эффективной работы машины разработаны машинные языки, использование которых представляет известные трудностидля человека. Большинство пользователей не чувствуют этих неудобств благодаря наличию одного или нескольких языков, созданных для улучшения связи человека с машиной. Гибкость вычислительной машины проявляется в том, что она может исполнять программы-трансляторы (в общем случае онм называются компиляторами или интерпретаторами) для преобразования программ с языков, ориентированных на пользователей, в программы на машинном языке. (В свою очередь даже сами программы, игры, системные оболочки являются ни чем иным, как довольно простая программа-транслятор, которая по мере работы, или игры обращается при помощи своих команд к “компьютерным внутренностям и наружностям”, транслиуя свои команды в машинные языки. И всё это происходит в реальном времени.)

Машинные языки, языки ассемблера и

языки высокого уровня

Программисты пишут программы на различных языках программирования, некоторые из которых непосредственно понятны компьютеру, а другие нуждаются в промежуточной стадии трансляции. Сотни имеющихся языков могут быть подразделены на три общих типа:

1. Машинные языки

2. Ассемблерные языки

3. Языки высокого уровня.

Каждый компьютер может понимать только свой машинный язык, который является естественным языком конкретного компьютера. Он тесно связан с его аппаратной частью. Машинные языки в общем случае состоят из последовательностей чисел (обычно нулей и единиц), которые являются командами на выполнение одиночных элементарных операций. Машинные языки являются машинно- зависимыми, т.е. конкретный машинный язык может быть использован только с определенным типом компьютера. Машинные языки неудобны для восприятия человеком.

По мере распространения компьютеров становилось очевидным, что программирование на машинных языках тормозит развитие компьютерной техники, является очень медленным и для большинства программистов непосильным занятием. Вместо последовательности чисел, непосредственно понятных компьютеру, программисты для представления элементарных операций стали применять англоязычные аббревиатуры, которые и сформировали основу языков ассемблера. Для преобразования программ, написанных на таких языках, в машинный язык были разработаны программы-трансляторы, называемые ассемблерами . Преобразование происходило со скоростью, равной быстродействию компьютера. С появлением языков ассемблера использование компьютеров значительно расширилось, однако все еще требовалось написание большого количества инструкций даже для реализации решения простейших задач. Для ускорения процесса программирования были разработаны языки высокого уровня, в которых для выполнения сложных действий достаточно написать один оператор. Программы для преобразования последовательности операторов на языке высокого уровня в машинный язык называются компиляторами. В языках высокого уровня инструкции, написанные программистами, зачастую выглядят как обычный текст на английском языке с применением общепринятых математических знаков.

Одним из языко высокого уровня является язык программирования С.

История языка С

Язык с берет свое начало от двух языков, BCPL и B. В 1967 году Мартин Ричардс разработал BCPL как язык для написания системного программного обеспечения и компиляторов. В 1970 году Кен Томпсон использовал В для создания ранних версий операционной системы UNIX на компьютере DEC PDP-7. как в BCPL, так и в В переменные не разделялись на типы- каждое значение данных занимало одно слово в памяти и ответственность на различение, например, целых и действительных чисел целиком ложилась на плечи программиста.

Язык С был разработан (на основе В) Деннисом Ричи из Bell Laboratories и впервые был реализован в 1972 году на компьютере DEC PDP-11. Известность С получил в качестве языка ОС UNIX. Сегодня практически все основные операционные системы были написаны на С и/ или С++. По прошествии двух десятилетий С имеется в наличии на большинстве компьютеров. Он не зависит от аппаратной части.

В конце 70-х годов С превратился в то, что мы называем «традиционный С». В 1983 году Американским комитетом национальных стандартов в области компьютеров и обработке информации был учрежден единый стандарт этого языка.

Заключение

На основании данного реферата можно сделать вывод, что наша жизнь полностью пронизана компьютерными технологиями. О что немного пройдет времени и компьютеры будут стоять везде, где необходимо присутствие человека. Но без определенных знаний общение с компьютером будет невозможно. А для того чтобы заставить его работать на себя нужно знать его язык- язык программирования.