Магда Юрий
Шрифт:
Глава 4Структура программы на языке ассемблера
Материал этой главы посвящен вопросам организации и компоновки программного кода на языке ассемблера. Затронуты вопросы взаимодействия различных частей ассемблерной программы, организации сегментов программного кода, данных и стека в контексте различных моделей памяти. Напомню, что мы рассматриваем эти аспекты применительно к макроассемблеру MASM фирмы Microsoft, хотя многие положения действительны и для других компиляторов. Начнем с анализа сегментов. Мы уже сталкивались с этими вопросами в главе 3, сейчас же рассмотрим их более детально.
4.1. Организация сегментов
Для хорошего понимания, как работает программа на ассемблере, нужно очень четко представлять себе организацию сегментов. Применительно к процессорам Intel Pentium термин «сегмент» имеет два значения:
– Область физической памяти заранее определенного размера. Для 16-разрядных процессоров размер сегмента физической памяти не может превышать 64 Кбайт, в то время как для 32-разрядных может достигать 4 Гбайт.
– Область памяти переменного размера, в которой могут находиться программный код, данные или стек.
Физический сегмент может располагаться только по адресу, кратному 16, или, как иногда говорят, по границе параграфа. Логические сегменты тесно связаны с физическими. Каждый логический сегмент ассемблерной программы определяет именованную область памяти, которая адресуется селектором сегмента, содержащимся в сегментном регистре. Сегментированная архитектура создает определенные трудности в процессе разработки программ. Для небольших программ, меньших 64 Кбайт, программный код и данные могут размещаться в отдельных сегментах, поэтому никаких особых проблем не возникает.
Для больших программ, занимающих несколько сегментов кода или данных, необходимо правильно адресовать данные, находящиеся в разных сегментах данных. Кроме того, если программный код находится в нескольких сегментах, то усложняются реализация переходов и ветвлений в программе, а также вызовы процедур. Во всех этих случаях требуется задавать адреса в виде сегмент:смещение.
При использовании 32-разрядного защищенного режима эти проблемы исчезают. Например, в плоской модели памяти (о ней мы поговорим чуть позже) для адресации программного кода и данных достаточно 32-разрядного эффективного адреса внутри непрерывной области памяти.
Логические сегменты могут содержать три основных компонента программы: программный код, данные и стек. Макроассемблер MASM обеспечивает правильное отображение этих компонентов на физические сегменты памяти, при этом сегментные регистры CS, DS и SS содержат адреса физических сегментов памяти.
4.2. Директивы управления сегментами и моделями памяти макроассемблера MASM
В макроассемблер MASM включены директивы, упрощающие определение сегментов программы и, кроме того, предполагающие те же соглашения, которые используются в языках высокого уровня Microsoft. Упрощенные директивы определения сегментов генерируют необходимый код, указывая при этом атрибуты сегментов и порядок их расположения в памяти. Везде в этой книге мы будем использовать именно упрощенные директивы определения сегментов, наиболее важные из которых перечислены далее:
– .DATA (.data) – определяет начало инициализированного сегмента данных с именем DATA и при наличии предыдущего сегмента завершает его. Этой директиве должна предшествовать директива . MODEL. Сегмент, определенный с атрибутом .DATA, должен содержать только инициализированные данные, то есть имеющие начальные значения, например:
.data
vail DW 11
stringl DB «Text string»
bytel DB ?
– .DATA? (.data? ) – определяет сегмент данных, в котором располагаются неинициализированные данные. При наличии предыдущего сегмента новый сегмент завершает его. Неинициализированные данные могут объявляться в сегменте .DATA? при помощи оператора ?. Преимуществом директивы . DATA? является то, что при ее использовании уменьшается размер исполняемого файла и, кроме того, обеспечивается лучшая совместимость с другими языками. Этой директиве должна предшествовать директива .MODEL. Вот пример использования директивы .DATA?:
.data?
DB 5 DUP (?)
– .CONST (.const) – определяет начало сегмента данных, в котором определены константы. При наличии предыдущего сегмента новый сегмент завершает его. В целях совместимости с другими языками данные должны быть в формате, совместимом с принятыми в языках высокого уровня соглашениями. Сегмент, определенный директивой . CONST, имеет атрибут «только для чтения». Этой директиве должна предшествовать директива .MODEL.
– .STACK (.stack) [размер] – определяет начало сегмента стека с указанным размером памяти, который должен быть выделен под область стека. Если параметр не указан, размер стека предполагается равным 1 Кбайт. При наличии предыдущего сегмента новый сегмент завершает его. Этой директиве должна предшествовать директива .MODEL.
• .CODE (.code) [имя] – определяет сегмент программного кода и заканчивает предыдущий сегмент, если таковой имеется. Необязательный параметр имя замещает имя TEXT, заданное по умолчанию. Если имя не определено, ассемблер создает сегмент с именем TEXT для моделей памяти tiny, small, compact и flat или сегмент с именем имя_модуля_ТЕХТ для моделей памяти medium, large и huge. Этой директиве должна предшествовать директива
MODEL, указывающая модель памяти, используемую программой.
– .MODEL (.model) модель _памяти [соглашение_о_вызовах] [,тип_ОС] [,параметр_стека] – определяет модель памяти, используемую программой. Директива должна находиться перед любой из директив объявления сегментов. Она связывает определенным образом различные сегменты программы, определяемые ее параметрами tiny, small, compact, medium, large, huge или flat. Параметр модель_памяти является обязательным.