чно основная программа указывается первой). Таким образом, относительный адрес начала основной программы - шест.00000, а подпрограммы - шест. 00020. ------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------ Рис. 21.3. Использование директив EXTRN и PUBLIC. При трассировке выполнения программы можно обнаружить, что команда CALL SUBMUL имеет объектный код 9A 0000 D413 Машинный код для межсегментного CALL - шест.9A. Эта команда сохраняет в стеке регистр IP и загружает в него значение 0000, сохраняет в стеке значение шест.13D2 из регистра CS и загружает в него шест.D413. Следующая выполняемая команда находится по адресу в регистровой паре CS:IP т.е. 13D40 плюс 0000. Обратите внимание, что основная программа начинается по адресу в регистре CS, содержащему шест.13D2, т.е. адрес 13D20. Из карты компановки видно, что подпрограмма начинает ся по относительному адресу шест.0020. Складывая эти два значения, получим действительный адрес кодового сегмента для подпрограммы: Адрес в CS 13D20 Смещение в IP 0020 Действительный адрес 13D40 Компановщик определяет это значение точно таким же образом, и подставляет его в операнд команды CALL. ПРОГРАММА: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИРЕКТИВЫ PUBLIC В КОДОВОМ СЕГМЕНТЕ ------------------------------------------------------------ Следующий пример на рис.21.4 представляет собой вариант программы на рис.21.3. Имеется одно изменение в основной программе и одно - в подпрограмме. В обоих случаях в директиве SEGMENT используется атрибут PUBLIC: CODESG SEGMENT PARA PUBLIC 'CODE' ------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------ Рис.21.4. Кодовый сегмент, определенный как PUBLIC. Ассемблер для IBM PC. Глава 21 6 Рассмотрим результирующую карту компановки и ообъектный код команды CALL. Из таблицы идентификаторов (в конце каждого листинга ассемблирования) следует: обобщенный тип кодового сегмента CODESG - PUBLIC (на рис.21.3 было NONE). Но более интересным является то, что карта компановки в конце листинга показыва ет теперь только один кодовый сегмент! Тот факт, что оба сегмента имеют одни и те же имя (CODESG), класс ('CODE') и атрибут PUBLIC, заставил компановщика объединить два логичес ких кодовых сегмента в один физический кодовый сегмент. Кроме того, при трассировке выполнения программы можно обнаружить, что теперь команда вызова подпрограммы имеет следующий объектный код: 9A 2000 D213 Эта команда заносит шест.2000 в регистр IP и шест. D213 в регистр CS. Так как подпрограмма находится в общем с основной программой кодовом сегменте, то в регистре CS устанавливается тот же стартовый адрес - шест.D213. Но теперь смещение равно шест.0020: Адрес в CS: 13D20 Смещение в IP: 0020 Действительный адрес: 13D40 Таким образом, кодовый сегмент подпрограммы начинается, очевидно, по адресу шест.13D40. Правильно ли это? Карта компановки не дает ответа на этот вопрос, но можно определить адрес по листингу основной программы, которая заканчивается на смещении шест.0016. Так как кодовый сегмент для подпрограммы определен как SEGMENT, то он должен начинаться на границе параграфа, т.е. его адрес должен нацело делиться на шест.10 или правая цифра адреса должна быть равна 0. Компановщик размещает подпрограмму на ближайшей границе параграфа непосредственно после основной программы - этот относительный адрес равен шест.00020. Поэтому кодовый сегмент подпрограммы начинается по адресу 13D20 плюс 0020 или 13D40. +----------------------------------------+--------------+ | Основная программа... (не используемый | Подпрограмма | | участок) | | +----------------------------------------+--------------+ | | | 13D20 13D30 13D40 Рассмотрим, каким образом компановщик согласует данные, определенные в основной программе и имеющие ссылки из подпрограммы. ПРОГРАММА: ОБЩИЕ ДАННЫЕ В ПОДПРОГРАММЕ Ассемблер для IBM PC. Глава 21 7 ------------------------------------------------------------ Наличие общих данных предполагает возможность обработки в одном ассемблерном модуле данных, которые определены в другом ассемблерном модуле. Изменим предыдущий пример так, чтобы области QTY и PRICE по-прежнему определялись в основной программе, но загрузка значений из этих областей в регистры BX и AX выполнялась в подпрограмме. Такая программа приведена на рис.21.5. В ней сделаны следующие изменения: ъ В основной программе имена QTY и PRICE определены как PUBLIC. Сегмент данных также определен с атрибутом PUBLIC. Обратите внимание на атрибут Global (глобаль ный) для QTY и PRICE в таблице идентификаторов. ъ В подпрограмме имена QTY и PRICE определены как EXTRN и WORD. Такое определение указывает ассемблеру на длину этих полей в 2 байта. Теперь ассемблер сгенерирует правильный код операции для команд MOV, а компановщик установит значения операндов. Заметьте, что имена QTY и PRICE в таблице идентификаторов имеют атрибут External (внешний). ------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------ Рис.21.5. Общие данные в подпрограмме. Команды MOV в листинге подпрограммы имеют следующий вид: A1 0000 E MOV AX,PRICE 8B 1E 0000 E MOV BX,QTY В объектном коде шест.A1 обозначает пересылку слова из памяти в регистр AX, а шест.8B - пересылку слова из памяти в регистр BX (объектный код для операций с регистром AX чаще требует меньшее число байтов, чем с другими регистрами). Трассировка выполнения программы показывает, что компановщик установил в объектном коде следующие операнды: A1 0200 8B 1E 0000 Объектный код теперь идентичен коду сгенерированному в преды дущем примере, где команды MOV находились в вызывающей программе. Это логичный результат, так как операнды во всех трех программах базировались по регистру DS и имели одинаковые относительные адреса. Основная программа и подпрограмма могут определять любые другие элементы данных, но общими являются лишь имеющие атрибуты PUBLIC и EXTRN. Следуя основным правилам, рассмотренным в данной главе, можно теперь компановать программы, состоящие более чем из двух ассемблерных модулей и обеспечивать доступ к общим Ассемблер для IBM PC. Глава 21 8 данным из всех модулей. При этом следует предусматривать стек достаточных размеров - в разумных пределах, для больших программ определение 64 слов для стека бывает достаточным. В главе 23 будет рассмотрены дополнительные свойства сегментов, включая определение более одного сегмента данных и кодового сегмента в одном ассемблерном модуле и использова ние директивы GROUP для объединения сегментов в один общий сегмент. ПЕРЕДАЧА ПАРАМЕТРОВ ------------------------------------------------------------ Другим способом обеспечения доступа к данным из вызывае мой подпрограммы является передача параметров. В этом случае вызывающая программа физически передает данные через стек. Каждая команда PUSH должна записывать в стек данные размером в одно слово из памяти или из регистра. Программа, приведенная на рис.21.6, прежде чем вызвать подпрограмму SUBMUL заносит в стек значения из полей PRICE и QTY. После команды CALL стек выглядит следующим образом: ... | 1600 | D213 | 4001 | 0025 | 0000 | C213 | 6 5 4 3 2 1 1. Инициализирующая команда PUSH DS заносит адрес сегмента в стек. Этот адрес может отличаться в разных версиях DOS. 2. Команда PUSH AX заносит в стек нулевой адрес. 3. Команда PUSH PRICE заносит в стек слово (2500). 4. Команда PUSH QTY заносит в стек слово (0140). 5. Команда CALL заносит в стек содержимое регистра CS (D213) 6. Так как команда CALL представляет здесь межсегментный вызов, то в стек заносится также содержимое регистра IP (1600). Вызываемая программа использует регистр BP для доступа к параметрам в стеке, но прежде она запоминает содержимое регистра BP, записывая его в стек. В данном случае, предположим, что регистр BP содержит нуль, тогда нулевое слово будет записано в вершине стека (слева). Затем программа помещает в регистр BP содержимое из регистра SP, так как в качестве индексного регистра может использоваться регистр BP, но не SP. Команда загружает в регистр BP значение 0072. Первоначально регистр SP содержал размер пустого стека, т.е. шест.80. Запись каждого слова в стек уменьшает содержимое SP на 2: | 0000 | 1600 | D213 | 4001 | 0025 | 0000 |C213 | | | | | | | | SP: 72 74 76 78 7A 7C 7E Ассемблер для IBM PC. Глава 21 9 Так как BP теперь также содержит 0072, то параметр цены (PRICE) будет по адресу BP+8, а параметр количества (QTY) - по адресу BP+6. Программа пересылает эти величины из стека в регистры AX и BX соответственно и выполняет умножение. ------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------ Рис.21.6. Передача параметров. Перед возвратом в вызывающую программу в регистре BP восстанавливается первоначальное значение, а содержимое в регистре SP увеличивается на 2, с 72 до 74. Последняя команда RET представляет собой "длинный" возврат в вызывающую программу. По этой команде выполняются следующие действия: ъ Из вершины стека восстанавливается значение регистра IP (1600). ъ Содержимое регистра SP увеличивается на 2, от 74 до 76. ъ Из новой вершины стека восстанавливается значение регистра CS (D213). ъ Содержимое регистра SP увеличивается на 2 от 76 до 78. Таким образом осуществляется корректный возврат в вызываю щую программу. Осталось одно небольшое пояснение. Команда RET закодирована как RET 4 Параметр 4 представляет собой число байт в стеке использо ванных при передаче параметров (два слова в данном случае). Команда RET прибавит этот параметр к содержимому регистра SP, получив значение 7C. Таким образом, из стека исключаются ненужные больше параметры. Будьте особенно внимательны при восстановлении регистра SP - ошибки могут привести к непред сказуемым результатам. КОМПАНОВКА ПРОГРАММ НА BASIC-ИНТЕРПРЕТАТОРЕ И АССЕМБЛЕРЕ ------------------------------------------------------------ В руководстве по языку BASIC для IBM PC приводятся различ ные методы связи BASIC-интерпретатора и программ на ассемблере. Для этого имеются две причины: сделать возможным использование BIOS-прерываний через ассемблерные модули и создать более эффективные программы. Цель данного раздела - дать общий обзор по данному вопросу; повторять здесь технические подробности из руководства по языку BASIC нет необходимости. Для связи с BASIC ассемблерные программы кодируются, транслируются и компануются отдельно. Выделение памяти для подпрограмм на машинном языке может быть либо внутри, либо вне 64 Кбайтовой области памяти, которой ограничен BASIC. Выбор лежит на программисте. Ассемблер для IBM PC. Глава 21 10 Существует два способа загрузки машинного кода в память: использование оператора языка BASIC - POKE или объединение скомпанованного модуля с BASIC-программой. Использование BASIC-оператора POKE. Хотя это и самый простой способ, но он удобен только для очень коротких подпрограмм. Способ заключается в том, что сначала определяется объектный код ассемблерной программы по LST-файлу или с помощью отладчика DEBUG. Затем шестнадцати ричные значения кодируются непосредственно в BASIC-программе в операторах DATA. После этого с помощью BASIC-оператора READ считывается каждый байт и оператором POKE заносится в память для выполнения. Компановка ассемблерных модулей. С большими ассемблерными подпрограммами обычно проще иметь дело, ели они оттранслированы и скомпанованые как выполнимые (EXE) модули. Необходимо организовать BASIC-программу и выполнимый модуль в рабочую программу. При работе с BASIC-программой не забывайте пользоваться командой BSAVE (BASIC save) для сохранения программы и BLOAD - для загрузки ее перед выполнением. Прежде чем кодировать BASIC- и ассемблерную программы, необходимо решить, каким из двух способов они будут связаны. В языке BASIC возможны два способа: функция USR и оператор CALL. В обоих способах регистры DS, ES и SS на входе содержат указатель на адресное пространство среды BASIC. Регистр CS содержит текущее значение, определенное последним оператором DEF SEG (если он имеется). Стековый указатель SP указывает на стек, состоящий только из восьми слов, так что может потребоваться установка другого стеке в подпрограмме. В последнем случае необходимо на входе сохранить значение указателя текущего стека, а при выходе восстановить его. В обоих случаях при выходе необходимо восстановить значение сегментных регистров и SP и обеспечить возврат в BASIC с помощью межсегментного возврата RET. Скомпануйте ваш ассемблированный объектный файл так, что бы он находился в старших адресах памяти. Для этого используется параметр HIGH при ответе на второй запрос компа новщика, например, B:имя/HIGH. Затем с помощью отладчика DEBUG необходимо загрузить EXE-подпрограмму и по команде R определить значения в регистрах CS и IP: они показывают на стартовый адрес подпрограммы. Находясь в отладчике укажите имя (команда N) BASIC и загрузите его командой L. Два способа связи BASIC-программы и EXE-подпрограммы - использование операторов USR или CALL. Работая в отладчике, необходимо определить стартовый адрес EXE-подпрограммы и, затем, указать этот адрес или в операторе USRn или в CALL. В руководстве по языку BASIC для IBM PC детально представлено описание функции USRn и оператора CALL с различными примерами. Ассемблер для IBM PC. Глава 21 11 Программа: Компановка BASIC и ассемблера. Рассмотрим теперь простой пример компановки программы для BASIC-интерпретатора и подпрограммы на ассемблере. В этом примере BASIC-программа запрашивает ввод значений времени и расценки и выводит на экран их произведение - размер зарплаты. Цикл FOR-NEXT обеспечивает пятикратное выполнение ввода и затем программа завершается. Пусть BASIC- программа вызывает ассемблерный модуль, который очищает экран. На рис. 21.7 приведена исходная BASIC-программа и ассемб лерная подпрограмма. Обратите внимание на следующие особен ности BASIC-программы: оператор 10 очищает 32К байт памяти; операторы 20, 30, 40 и 50 временно содержат комментарии. Позже мы вставим BASIC-операторы для связи с ассемблерным модулем. BASIC-программу можно сразу проверить. Введите команду BASIC и затем наберите все пронумерованные операторы так, как они показаны в примере. Для выполнения программы нажмите F2. Не забудте сохранить текст программы с помощью команды SAVE "B:BASTEST.BAS" Обратите внимание на следующие особенности ассемблерной подпрограммы: - отсутствует определение стека, так как его обеспечивает BASIC; программа не предусмотрена для отдельного выполнения и не может быть выполнена; - подпрограмма сохраняет в стеке содержимое регистра BP и записывает значение регистра SP в BP; - подпрограмма выполняет очистку экрана, хотя она может быть изменена для выполнения других операций, таких как прокрутка экрана вверх или вниз или установка курсора. ------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------ Рис.21.7. Основная программа на языке BASIC и подпрограмма на ассемблере. Все что осталось - это связать эти программы вместе. Следующие действия предполагают, что системная дискета (DOS) находится на дисководе A, а рабочие программы - на дисководе B: 1. Наберите ассемблерную подпрограмму, сохраните ее под именем B:LINKBAS.ASM и оттранслируйте ее. 2. Используя компановщик LINK, сгенерируйте объектный модуль, который будет загружаться в старшие адреса памяти: LINK B:LINKBAS,B:LINKBAS/HIGH,CON; 3. С помощью отладчика DEBUG загрузите BASIC - компилятор: DEBUG BASIC.COM. Ассемблер для IBM PC. Глава 21 12 4. По команде отладчика R выведите на экран содержимое регистров. Запишите значения в регистрах SS, CS и IP. 5. Теперь установите имя и загрузите скомпанованный ассемблерный модуль следующими командами: N B:LINKBAS.EXE L 6. По команде R выведите на экран содержимое регистров и запишите значения в CX, CS и IP. 7. Замените содержимое регистров SS, CS и IP значениями из шага 4. (Для этого служат команды R SS, R CS и R IP). 8. Введите команду отладчика G (go) для передачи управле ния в BASIC. На экране должен появиться запрос из BASIC-программы. 9. Для того, чтобы сохранить ассемблерный модуль, введите следующие команды (без номеров операторов): DEF SEG = &Hxxxx (значение в CS из шага 6) BSAVE "B:CLRSCRN.MOD",0,&Hxx (значение в CX из шага 6) Первая команда обеспечивает адрес загрузки модуля в память для выполнения. Вторая команда идентифицирует имя модуля, относительную точку входа и размер модуля. По второй команде система запишет модуль на дисковод B. 10. Теперь необходимо модифицировать BASIC-программу для компановки. Можно загрузить ее сразу, находясь в отладчике, но вместо этого наберите команду SYSTEM для выхода из BASIC и, затем, введите Q для выхода из отладчика DEBUG. На экране должно появиться приглашение DOS. 11. Введите команду BASIC, загрузите BASIC-программу и выведите ее на экран: BASIC LOAD "B:BASTEST.BAS" LIST 12. Измените операторы 20, 30, 40 и 50 следующим образом: 20 BLOAD "B:CLRSCRN.MOD" 30 DEF SEG = &Hxxxx (значение в CS из шага 6) 40 CLRSCRN = 0 (точка входа в подпрограмму) 50 CALL CLRSCRN (вызов подпрограммы) 13. Просмотрите, выполните и сохраните измененную BASIC- программу. Если BASIC-программа и ассемблерные команды были введены правильно, а также правильно установлены шестнадцатеричные значения из регистров, то связанная программа должна сразу очистить экран и выдать запрос на ввод времени и расценки. Ассемблер для IBM PC. Глава 21 13 На рис.21.8 приведен протокол всех шагов - но некоторые значения могут отличаться в зависимости от версии операционной системы и размера памяти. Приведенный пример выбран намеренно простым только для демонстрации компановки. Можно использовать более сложную технологию, используя передачу параметров из BASIC-программы в ассемблерную подпрограмму с помощью оператора CALL подпрограмма (параметр-1,параметр-2,...) ------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------ Рис.21.8. Этапы связи BASIC и ассемблера. Ассемблерная подпрограмма может получить доступ к этим параметрам, используя регистр BP в виде [BP], как это делалось ранее на рис.21.3. В этом случае необходимо определить операнд в команде RET, соответствующий длине адресов параметров в стеке. Например, если оператор CALL передает три параметра то возврат должен быть закодирован в виде RET 6. КОМПАНОВКА ПРОГРАММ НА ЯЗЫКЕ PASCAL И АССЕМБЛЕРЕ ------------------------------------------------------------ В данном разделе показано, как можно установить связь между программами на языке PASCAL фирм IBM и MicroSoft с программами на ассемблере. На рис.21.9 приведен пример связи простой PASCAL-программы с ассемблерной подпрограммой. PASCAL-программа скомпилирована для получения OBJ-модуля, а ассемблерная программа оттранслирована также для получения OBJ-модуля. Программа LINK затем компанует вместе эти два OBJ-модуля в один выполнимый EXE-модуль. В PASCAL-программе определены две переменные: temp_row и temp_col, которые содержат введенные с клавиатуры значения строки и колонки соответственно. Программа передает адреса переменных temp_row и temp_col в виде парамтеров в ассемблерную подпрограмму для установки курсора по этим координатам. PASCAL-программа определяет также имя ассемблерной подпрограммы в операторе procedure как move_cursor и определяет два параметра, как extern (внешние). Оператор в PASCAL-программе, который вызывает ассемблерную программу по имени и передает парметры, имеет следующий вид: move_cursor (temp_row, temp_col); Через стек передаются следующие величины: указатель блока вызывающей программы, указатель на сегмент возврата, смещение возврата и адреса двух передаваемых параметров. Ниже показаны смещения для каждого элемента в стеке: 00 Указатель блока вызывающей программы 02 Указатель сегмента возврата Ассемблер для IBM PC. Глава 21 14 04 Указатель смещения возврата 06 Адрес второго параметра 08 Адрес первого параметра Так как ассемблерная подпрограмма будет использовать регистр BP, то его необходимо сохранить в стеке для последующего восстановления при возврате в вызывающую PASCAL-программу. Заметьте, что этот шаг в вызываемой подпрограмме аналогичен предыдущему примеру на рис.21.6. ------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------ Рис.21.9. Компановка PASCAL-ассемблер. Регистр SP обычно адресует элементы стека. Но так как этот регистр нельзя использовать в качестве индексного регистра, то после сохранения старого значения регистра BP необходимо переслать адрес из регистра SP в BP. Этот шаг дает возможность использовать регистр BP в качестве индексного регистра для доступа к элементам в стеке. Следующий шаг - получить доступ к адресам двух параметров в стеке. Первый переданный параметр (адрес строки) находится в стеке по смещению 08, и может быть адресован по BP+08. Второй переданный параметр (адрес столбца) находится в стеке по смещению 06 и может быть адресован по BP+06. Два адреса из стека должны быть переданы в один из индексных регистров BX, DI или SI. В данном примере адрес строки пересылается из [BP+08] в регистр SI, а затем содержимое из [SI] (значение строки) пересылается в регистр DH. Значение столбца пересылается аналогичным способом в регистр DL. Затем подпрограмма использует значения строки и столбца в регистре DX при вызове BIOS для установки курсора. При выходе подпрограмма восстанавливает регистр BP. Команда RET имеет операнд, значение которого в два раза больше числа параметров, в данном случае 2х2, или 4. Параметры автома тически выводятся из стека и управление переходит в вызываю щую программу. Если в подпрограмме предстоит изменить сегментный регистр то необходимо сохранить его значение командой PUSH на входе и восстановить командой POP на выходе. Можно также использо вать стек для передачи величин из подпрограммы в вызывающую программу. Хотя рассмотренная подпрограмма не возвращает каких-либо значений, в языке PASCAL предполагается, что подпрограмма возращает одно слово в регистре AX или двойное слово в регистровой паре DX:AX. В результате компановки двух программ будет построена карта компановки, в которой первый элемент PASCALL представляет PASCALL-программу, второй элемент CODESEG (имя сегмента кода) представляет ассемблерную подпрограмму. Далее следует несколько подпрограмм для PASCALL-программы. Эта довольно тривиальная программа занимает в результате Ассемблер для IBM PC. Глава 21 15 шест.5720 байт памяти - более 20К. Компилирующие языки обычно генерируют объектные коды значительно превышающие по объему размеры компилируемой программы. КОМПАНОВКА ПРОГРАММ НА ЯЗЫКЕ C И АССЕМБЛЕРЕ ------------------------------------------------------------ Трудность описания связи программ на языке C и ассемблерных программ состоит в том, что различные версии языка C имеют разные соглашения о связях и для более точной информации следует пользоваться руководством по имеющейся версии языка C. Здесь приведем лишь некоторые соображения, представляющие интерес: ъ Большинство версий языка C обеспечивают передачу параметров через стек в обратной (по сравнению с другими языками) последовательности. Обычно доступ, например, к двум параметрам, передаваемым через стек, осуществляется следующим образом: MOV ES,BP MOV BP,SP MOV DH,[BP+4] MOV DL,[BP+6] ... POP BP RET ъ Некоторые версии языка C различают прописные и строчные буквы, поэтому имя ассемблерного модуля должно быть представленно в том же символьном регистре, какой используют для ссылки C-программы. ъ В некоторых версиях языка C требуется, чтобы ассемб лерные программы, изменяющие регистры DI и SI, записы вали их содержимое в стек при входе и восстанавливали эти значения из стека при выходе. ъ Ассемблерные программы должны возвращать значения, если это необходимо, в регистре AX (одно слово) или в регистровой паре DX:AX (два слова). ъ Для некоторых версий языка C, если ассемблерная программа устанавливает флаг DF, то она должна сбросить его командой CLD перед возвратом. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ НА ПАМЯТЬ ------------------------------------------------------------ ъ В основной программе, вызывающей подпрограмму, необходимо определять точку входа как EXTRN, а в подпрограмме - как PUBLIC. Ассемблер для IBM PC. Глава 21 16 ъ Будьте внимательны при использовании рекурсий, когда подпрограмма 1 вызывает подпрограмму 2, которая в свою очередь вызывает подпрограмму 1. ъ Если кодовые сегменты необходимо скомпановать в один сегмент, то необходимо определить их с одинаковыми именами, одинаковыми классами и атрибутом PUBLIC. ъ Для простоты программирования начинайте выполнение с основной программы. ъ Определение общих данных в основной программе обычно проще (но не обязательно). Основная программа определя ет общие данные как PUBLIC, а подпрограмма (или подпрограммы) - как EXTRN. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ------------------------------------------------------------ 21.1. Предположим, что программа MAINPRO должна вызвать под программу SUBPRO. а) Какая директива в программе MAINPRO указывает ассемблеру, что имя SUBPRO определе но вне ее собственного кода? б) Какая директива в подпрограмме SUBPRO необходима для того, чтобы имя точки входа было доступно в основной программе MAINPRO? 21.2. Предположим, что в программе MAINPRO определены переменные QTY как DB, VALUE как DW и PRICE как DW. Подпрограмма SUBPRO должна разделить VALUE на QTY и записать частное в PRICE. а) Каким образом программа MAINPRO указывает ассемблеру, что три переменные должны быть доступный извне основной программы? б) Каким образом подпрограмма SUBPRO указывает ассемблеру, что три переменные определены в другом модуле? 21.3. На основании вопросов 21.2 и 21.3 постройте работающую программу и проверьте ее. 21.4. Измените программу из предыдущего вопроса так, чтобы программа MAINPRO передавала все три переменные, как параметры. Подпрограмма SUBPRO должна возвращать результат через параметр. 21.5. Теперь предлагаем упражнение, на которое потребуется больше времени. Требуется расширить программу из вопроса 21.4 так, чтобы программа MAINPRO позволяла вводить количество (QTY) и общую стоимость (VALVE) с клавиатуры, подпрограмма SUBCONV преобразовывала ASCII-величины в двоичное представление; подпрограмма Ассемблер для IBM PC. Глава 21 17 SUBCALC вычисляла цену (PRICE); и подпрограмма SUBDISP преобразовывала двоичную цену в ASCII-представление и выводила результат на экран. Ассемблер для IBM PC. Глава 22 33 ГЛАВА 22. Программный загрузчик ------------------------------------------------------------ Программный загрузчик Цель: Раскрыть особенности загрузки выполнимых модулей в память для выполнения. ВВЕДЕНИЕ ------------------------------------------------------------ В данной главе описана организация базовой версии DOS и операции, которые выполняет DOS для загрузки выполнимых модулей в память для выполнения. DOS состоит из четырех основных программ, которые обеспечивают конкретные функции: 1. Блок начальной загрузки находится на первом секторе нулевой дорожки дискеты DOS, а также на любом диске, форматированном командой FORMAT /S. Когда вы иницииру ете систему (предполагается, что DOS расположен на дисководе A или C) происходит автоматическая загрузка с диска в память блока начальной загрузки. Этот блок представляет собой программу, которая затем загружает с диска в память три программы, описанные ниже. 2. Программа IBMBIO.COM обеспечивает интерфейс низкого уровня с программами BIOS в ROM; она загружается в память, начиная с адреса шест.00600. При инициализации программа IBMBIO.COM определяет состояние всех устройств и оборудования, а затем загружает программу COMMAND.COM. Программа IBMBIO.COM управляет операциями ввода-вывода между памятью и внешними устройствами, такими как видеомонитор и диск. 3. Программа IBMDOS.COM обеспечивает интерфейс высокого уровня с программами и загружается в память, начиная с адреса шест.00B00. Эта программа управляет оглавлениями и файлами на диске, блокированием и деблокированием дисковых записей, функциями INT 21H, а также содержит ряд других сервисных функций. 4. Программа COMMAND.COM выполняет различные команды DOS, такие как DIR или CHKDSK, а также выполняет COM, EXE и BAT-программы. Она состоит из трех частей: небольшая резидентная часть, часть инициализации и транзитная часть. Программа COMMAND.COM, подробно расмотренная в следующем разделе, отвечает за загрузку выполняемых программ с диска в память. На рис.22.1 показана карта распределения памяти. Некото рые элементы могут отличаться в зависимости от модели компьютера. Ассемблер для IBM PC. Глава 22 34 ------------------------------------------------------------ Начальный Программа адрес 00000 Векторная таблица прерываний (см.гл.23) 00400 Область связи с ROM (ПЗУ) 00500 Область связи с DOS 00600 IBMBIO.COM XXXX0 IBMDOS.COM Буфер каталога Дисковый буфер Таблица параметров дисковода или таблица распределения файлов (FAT, по одной для каждого дисковода) XXXX0 Резидентная часть COMMAND.COM XXXX0 Внешние команды или утилиты (COM или EXE-файлы) XXXX0 Пользовательский стек для COM-файлов (256 байтов) XXXX0 Транзитная часть COMMAND.COM, записывается в самые старшие адреса памяти. ------------------------------------------------------------ Рис.22.1. Карта распределения DOS в памяти. КОМАНДНЫЙ ПРОЦЕССОР COMMAND.COM ------------------------------------------------------------ Система загружает три части программы COMMAND.COM в память во время сеанса работы постоянно или временно. Ниже описано назначение каждой из трех чатей COMMAND.COM: 1. Резидентная часть непосредственно следует за программой IBMDOS.COM (и ее области данных), где она находится на протяжении всего сеанса работы. Резидентная часть обрабатывает все ошибки дисковых операций ввода-вывода и управляет следующими прерываниями: INT 22H Адрес программы обработки завершения задачи. INT 23H Адрес программы реакции на Ctrl/Break. INT 24H Адрес программы реакции на ошибоки дисковых операций чтения/записи или сбойный участок памяти в таблице распределения файлов (FAT). INT 27H Завершение работы, после которого программа остается резидентной. 2. Часть инициализации непосредственно следует за резидент ной чатью и содержит средства поддержки AUTOEXEC- файлов. В начале работы системы данная часть первой получает управление. Она выдает запрос на ввод даты и определяет сегментный адрес, куда система должна загружать программы для выполнения. Ни одна из этих программ инициализации не потребуются больше во время сеанса работы. Поэтому первая же команда вводимая с клавиатуры и вызывающая загрузку некоторой программы с диска перекрывают часть инициализации в памяти. Ассемблер для IBM PC. Глава 22 35 3. Транзитная часть загружается в самые старшие адреса памяти. "Транзит" обозначает, что DOS может перекрыть данную область другими программами, если потребуется. Транзитная часть программы COMMAND.COM выводит на экран приглашение DOS A> или C>, вводит и выполняет запросы. Она содержит настраивающий загрузчик и предназначена для загрузки COM- или EXE-файлов с диска в память для выполнения. Если поступил запрос на выполнение какой-либо программы, то транзитная часть строит префикс программного сегмента (PSP) непосредственно вслед за резидентной частью COMMAND.COM. Затем она загружает запрошенную программу с диска в память по смещению шест.100 от начала программного сегмента, устанавливает адреса выхода и передает управление в загруженную программу. Ниже приведена данная последовательность: IBMBIO.COM IBMDOS.COM COMMAND.COM (резидент) Префикс программного сегмента Выполняемая программа ... COMMAND.COM (транзитная часть, может быть перекрыта). Выполнение команды RET или INT 20H в конце программы приводит к возврату в резидентную часть COMMAND.COM. Если транзитная часть была перекрыта, то резидентная часть перезагружает транзитную часть с диска в память. ПРЕФИКС ПРОГРАММНОГО СЕГМЕНТА ------------------------------------------------------------ Префикс программного сегмента (PSP) занимает 256 (шест. 100) байт и всегда предшествует в памяти каждой COM- или EXE-программе, которая должна быть выполнена. PSP содержит следующие поля: 00 Команда INT 20H (шест.CD20). 02 Общий размер доступной памяти в формате хххх0. Напри мер, 512K указывается как шест.8000 вместо шест.80000. 04 Зарезервировано. 05 Длинный вызов диспетчера функций DOS. OA Адрес подпрограммы завершения. OE Адрес подпрограммы реакции на Ctrl/Break. 12 Адрес подпрограммы реакции на фатальную ошибку. 16 Зарезервировано. 2C Сегментный адрес среды для хранения ASCIIZ строк. 50 Вызов функций DOS (INT 21H и RETF). 5C Параметрическая область 1, форматированная как стандарт ный неоткрытый блок управления файлов (FCBЭ1). Ассемблер для IBM PC. Глава 22 36 6C Параметрическая область 2, форматированная как стандарт ный неоткрытый блок управления файлом (FCBЭ2); перекры вается, если блок FCBЭ1 открыт. 80-FF Буфер передачи данных (DTA). Буфер передачи данных DTA Данная часть PSP начинается по адресу шест.80 и представляет собой буферную область ввода-вывода для текущего дисковода. Она содержит в первом байте число, указывающее сколько раз были нажаты клавиши на клавиатуре непосредственно после ввода имени программы. Начиная со второго байта, находятся введенные символы (если таковые имеются). Далее следует всевозможный "мусор", оставшийся в памяти после работы предыдущей программы. Следующие примеры демонстрируют назначение буфера DTA: Пример 1. Команда без операндов. Предположим, что вы выз вали программу CALCIT.EXE для выполнения с помощью команды CALCIT [return]. После того, как DOS построит PSP для этой программы, он установит в буфере по адресу шест.80 значение шест.000D. Первый байт содержит число символов, введенных с клавиатуры после имени CALCIT, исключая символ "возврат каретки". Так как кроме клавиши Return не было нажато ни одной, то число символов равно нулю. Второй байт содержит символ возврата каретки, шест.0D. Таким образом, по адресам шест.80 и 81 на ходятся 000D. Пример 2. Команда с текстовым операндом. Предположим, что после команды был указан текст (но не имя файла), например, COLOR BY, обозначающий вызов программы COLOR и передачу этой программе параметра "BY" для установки голубого цвета на желтом фоне. В этом случае, начиная с адреса шест.80, DOS установит следующие значения байт: 80: 03 20 42 59 0D Эти байты обозначают длину 3, пробел, "BY" и возврат каретки. Пример 3. Команда с именем файла в операнде. Программы типа DEL (удаление файла) предполагают после имени программы ввод имени файла в качестве параметра. Если будет введено, например, DEL B:CALCIT.OBJ [return], то PSP, начиная с адресов шест.5C и шест.80, будет содержать: 5C: 02 43 41 4C 43 49 54 20 20 4F 42 4A C A L C I T O B J 80: 0D 20 42 3A 43 41 4C 43 49 54 2E 4F 42 4A 0D B : C A L C I T . 0 B J Ассемблер для IBM PC. Глава 22 37 Начиная с адреса шест.5C, находится неоткрытый блок FCB, содержащий имя файла, который был указан в параметре, CALCIT.OBJ, но не имя выполняемой программы. Первый символ указывает номер дисковода (02=B в данном случае). Следом за CALCIT находятся два пробела, которые дополняют имя файла до восьми символов, и тип файла, OBJ. Если ввести два параметра, например: progname A:FILEA,B:FILEB тогда DOS построит FCB для FILEA по смещению шест.5C и FCB для FILEB по смещению шест.6C. Начиная с адреса шест.80 в этом случае содержится число введенных символов (длина параметров) - 16, пробел (шест.20) A:FILEA,B:FILEB и символ возврат каретки (OD). Так как PSP непосредственно предшествует вашей программе, то возможен доступ к области PSP для обработки указанных файлов или для предпринятия определенных действий. Для локализации буфера DTA COM-программа может просто поместить шест.80 в регистр SI и получить доступ следующим образом: MOV SI,80H ;Адрес DTA CMP BYTE PTR [SI],0 ;В буфере нуль? JE EXIT Для EXE-программы нельзя с уверенностью утверждать, что кодовый сегмент непосредственно располагается после PSP. Однако, здесь при инициализации регистры DS и ES содержат адрес PSP, так что можно сохранить содержимое регистра ES после загрузки регистра DS: MOV AX,DSEG MOV DS,AX MOV SAVEPSP,ES Позже можно использовать сохраненный адрес для доступа к буферу PSP: MOV SI,SAVEPSP CMP BYTE PTR [SI+ 80H],0 ;В буфере нуль? JE EX