Ассемблер язык программирования реферат

Обновлено: 04.07.2024

Содержание

Введение 4
1 Теоретическая часть 5
1.1 Язык Ассемблер 5
1.2 Достоинства языка Ассемблер 6
1.3 Недостатки языка Ассемблер 7
1.4 Стек 8
1.5 Система прерываний 10
1.6 Макрокоманды 14
1.7 Этапы разработки программы 16
2 Практическая часть 18
2.1 Постановка задачи 18
2.2 Назначение программы 18
2.3 Наименование программы 18
2.4 Требования к программному обеспечению 18
2.5 Описание структуры программы 18
3 Структура программы 19
4 Используемые технические средства 21
5 Запуск программы 22
Заключение 23
Список использованной литературы

Работа содержит 1 файл

ПЗ_СПО_Родионова_нк.doc

Разработка программы перехвата системного таймера. – Трехгорный: ТТИ НИЯУ МИФИ, ВТ, 2011, 26 л. Библиография литературы - 2 наименования.

Данная пояснительная записка содержит описание программы перехвата системного таймера: вывод текущего времени в левом углу экрана.

Документ включает в себя: общие сведения, функциональное назначение, описание структуры, используемые технические средства, и литературу.

В процессе разработки проекта решаются следующие основные задачи:

Главным же преимуществом языка ассемблера, в отличие от языков типа Pascal или C, является то, что 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.

Основных неудобств в работе человека с машинной программой два:

невозможность следить за смыслом программы из-за числовой кодировки операций, адресов ячеек и обрабатываемой информации;
зависимость вида программы от ее места в памяти: при размещении одной и той же программы и информации в разных участках памяти вид программы из-за смены адресов будет изменяться.

Ассемблер позволяет при записи машинной программы использовать символические обозначения для кодов операций, адресов ячеек и обрабатываемой информации. Для записи кодов операции и обрабатываемой информации применяются стандартные обозначения, позволяющие записывать числа и тексты в общепринятой форме, а для кодов команд - мнемонические знаки или сокращения. Для обозначения команд и величин, размещаемых в памяти, программист может ввести любые имена (метки для команд, символические адреса для величин), отвечающие содержательному смыслу программы.

Аналогично, содержательные имена получают подпрограммы, позволяя тем самым повысить наглядность команд их вызова.

Программа на языке Ассемблера записывается построчно по одной команде в строке в четыре колонки: метка команды (если она есть), код операции, адресная часть и комментарий. Поскольку все внутренние ссылки в программе выражены с помощью символических имен, вид программы не зависит от способа ее последующего размещения в памяти.

Работа Ассемблера состоит во вводе программы и в составлении таблицы всех используемых в ней имен. На основе подсчета числа величин, длины программы и, если нужно, дополнительных указаний программиста происходит распределение памяти, так что каждое имя в программе получает конкретный адрес. После этого Ассемблер заменяет имена на их адреса, символические коды команд на числовые, в результате чего программа приобретает готовый к исполнению вид. Кроме указанных действий Ассемблер может производить сборку программы из раздельно написанных кусков, производя согласование взаимных ссылок, объединять написанную программу с библиотечными подпрограммами и выполнять другие служебные функции, способствующие отладке программы и контролю за ее исполнением.

Минимальное количество избыточного кода, то есть использование меньшего количества команд и обращений в память, позволяет увеличить скорость и уменьшить размер программы.

Обеспечение полной совместимости и максимального использования возможностей нужной платформы: использование специальных инструкций и технических особенностей данной платформы.

При программировании на ассемблере становятся доступными специальные возможности: непосредственный доступ к аппаратуре, портам ввода-вывода и особым регистрам процессора, а также возможность написания самомодифицирующегося кода (то есть метапрограммирование, причём без необходимости программного интерпретатора).

Последние технологии безопасности, внедряемые в операционные системы, не позволяют делать самомодифицирующегося кода, так как исключают одновременную возможность исполнения инструкций и запись в одном и том же участке памяти.

Большие объёмы кода и большое число дополнительных мелких задач, что приводит к тому, что код становится очень сложно читать и понимать, а следовательно усложняется отладка и доработка программы, а также трудность реализации парадигм программирования и любых других соглашений, что приводит к сложности совместной разработки.

Меньшее количество доступных библиотек, их малая совместимость между собой.

Непереносимость на другие платформы (кроме двоично совместимых).

Стеком называют область программы для временного хранения произвольных данных. Разумеется, данные можно сохранять и в сегменте данных, однако в этом случае для каждого сохраняемого на время данного надо заводить отдельную именованную ячейку памяти, что увеличивает размер программы и количество используемых имен. Удобство стека заключается в том, что его область используется многократно, причем сохранение в стеке данных и выборка их оттуда выполняется с помощью эффективных команд push и pop без указания каких-либо имен.

Стек традиционно используется, например, для сохранения содержимого регистров, используемых программой, перед вызовом подпрограммы, которая, в свою очередь, будет использовать регистры процессора "в своих личных целях". Исходное содержимое регистров извлекается из стека после возврата из подпрограммы. Другой распространенный прием - передача подпрограмме требуемых ею параметров через стек. Подпрограмма, зная, в каком порядке помещены в стек параметры, может забрать их оттуда и использовать при своем выполнении.

Отличительной особенностью стека является своеобразный порядок выборки содержащихся в нем данных: в любой момент времени в стеке доступен только верхний элемент, т.е. элемент, загруженный в стек последним. Выгрузка из стека верхнего элемента делает доступным следующий элемент.

Элементы стека располагаются в области памяти, отведенной под стек, начиная со дна стека (т.е. с его максимального адреса) по последовательно уменьшающимся адресам. Адрес верхнего, доступного элемента хранится в регистре-указателе стека SP. Как и любая другая область памяти программы, стек должен входить в какой-то сегмент или образовывать отдельный сегмент. В любом случае сегментный адрес этого сегмента помещается в сегментный регистр стека SS. Таким образом, пара регистров SS:SP описывают адрес доступной ячейки стека: в SS хранится сегментный адрес стека, а в SP - смещение последнего сохраненного в стеке данного (рисунок 1). Обратите внимание на то, что в исходном состоянии указатель стека SP указывает на ячейку, лежащую под дном стека и не входящую в него.

Рисунок 1 – Организация стека

На рисунке 1 изображено следующее:

а - исходное состояние стека;

б - после загрузки одного элемента (в данном примере - содержимого рег. АХ);

в - после загрузки второго элемента (содержимого регистра DS);

г - после выгрузки одного элемента;

д - после выгрузки двух элементов и возврата в исходное состояние (указатель стека SP указывает на ячейку, лежащую под дном стека и не входящую в него).

Загрузка в стек осуществляется специальной командой работы со стеком push (протолкнуть). Эта команда сначала уменьшает на 2 содержимое указателя стека, а затем помещает операнд по адресу в SP. Если, например, мы хотим временно сохранить в стеке содержимое регистра АХ, следует выполнить команду push АХ.

Стек переходит в состояние, показанное на рисунке 2 - б. Видно, что указатель стека смещается на два байта вверх (в сторону меньших адресов) и по этому адресу записывается указанный в команде проталкивания операнд. Следующая команда загрузки в стек, например, push DS переведет стек в состояние, показанное на рисунке 2 - в. В стеке будут теперь храниться два элемента, причем доступным будет только верхний, на который указывает указатель стека SP. Если спустя какое-то время нам понадобилось восстановить исходное содержимое сохраненных в стеке регистров, мы должны выполнить команды выгрузки из стека pop (вытолкнуть): pop DS и pop AX.

Состояние стека после выполнения первой команды показано на рисунке 2 – г (элемент DS уже выгружен), а после второй - на рисунке 2 – д (выгружены оба элемента, и указатель стека SP указывает на ячейку, лежащую под дном стека и не входящую в него). Для правильного восстановления содержимого регистров выгрузка из стека должна выполняться в порядке, строго противоположном загрузке - сначала выгружается элемент, загруженный последним, затем предыдущий элемент и т.д. Совсем не обязательно при восстановлении данных помещать их туда, где они были перед сохранением. Например, можно поместить в стек содержимое DS, а извлечь его оттуда в другой сегментный регистр – ES. Это осуществляется командами push DS и pop ES. Теперь ES=DS, а стек пуст. Данный прием широко используется для перенесения содержимого одного регистра в другой, особенно, если второй регистр сегментный.

Следует обратить внимание на то, что после выгрузки сохраненных в стеке данных они физически не стерлись, а остались в области стека на своих местах. Правда, при "стандартной" работе со стеком они оказываются недоступными. Действительно, поскольку указатель стека SP указывает под дно стека, стек считается пустым; очередная команда push поместит новое данное на место сохраненного ранее содержимого АХ, затерев его. Однако пока стек физически не затерт, сохраненными и уже выбранными из него данными можно пользоваться, если помнить, в каком порядке они расположены в стеке. Этот прием часто используется при работе с подпрограммами.

Какого размера должен быть стек? Это зависит от того, насколько интенсивно он используется в программе. Если, например, планируется хранить в стеке массив объемом 10 000 байт, то стек должен быть не меньше этого размера. При этом надо иметь в виду, что в ряде случаев стек автоматически используется системой, в частности, при выполнении команды прерывания int 21h. По этой команде сначала процессор помещает в стек адрес возврата, а затем операционная система отправляет туда же содержимое регистров и другую информацию, относящуюся к прерванной программе. Поэтому, даже если программа совсем не использует стек, он все же должен присутствовать в программе и иметь размер не менее нескольких десятков слов. В нашем первом примере мы отвели под стек 128 слов, что безусловно достаточно.

Система прерываний любого компьютера является его важнейшей частью, позволяющей быстро реагировать на события, обработка которых должна выполнятся немедленно: сигналы от машинных таймеров, нажатия клавиш клавиатуры или мыши, сбои памяти и пр. Рассмотрим в общих чертах компоненты этой системы.
Сигналы аппаратных прерываний, возникающие в устройствах, входящих в состав компьютера или подключенных к нему, поступают в процессор не непосредственно, а через два контроллера прерываний, один из которых называется ведущим, а второй - ведомым (рисунок 2).

Лекции

Лабораторные

Справочники

Эссе

Вопросы

Стандарты

Программы

Дипломные

Курсовые

Помогалки

Графические

Доступные файлы (1):

1.docx

Выполнил: студент 11 группы

Проверил: Преподаватель дисциплины

Оренбург 2010 год

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………….	3
1. История Ассемблера………………………………………………………	4
2. Программирование на языке Ассемблера………………………………	5
3. Синтаксис…………………………………………………………..…….	7
4. Директивы………………………………………………………………….	8
5. Типы данных………………………………………………………………	9
6. Преимущества и недостатки…………………………………………….	10
Заключение…………………………………………………………….	11
Список использованной литературы…………………………………………	12

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. Тем более можно даже выдвинуть доводы:

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 имеют гораздо больший размер, чем приложения, созданные на Ассемблере.

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.

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.

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.

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 Бэйсик или Паскаль. 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.
3. 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.

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.

При программировании на языке ассемблера используются данные следующих типов:

Непосредственные данные, представляющие собой числовые или символьные значения, являющиеся частью команды.

Непосредственные данные формируются программистом в процессе написания программы для конкретной команды ассемблера.

Данные простого типа, описываемые с помощью ограниченного набора директив резервирования памяти, позволяющих выполнить самые элементарные операции по размещению и инициализации числовой и символьной информации. При обработке этих директив ассемблер сохраняет в своей таблице символов информацию о местоположении данных (значения сегментной составляющей адреса и смещения) и типе данных, то есть единицах памяти, выделяемых для размещения данных в соответствии с директивой резервирования и инициализации данных.

Эти два типа данных являются элементарными, или базовыми; работа с ними поддерживается на уровне системы команд микропроцессора. Используя данные этих типов, можно формализовать и запрограммировать практически любую задачу. Но насколько это будет удобно — вот вопрос.

Данные сложного типа, которые были введены в язык ассемблера с целью облегчения разработки программ. Сложные типы данных строятся на основе базовых типов, которые являются как бы кирпичиками для их построения. Введение сложных типов данных позволяет несколько сгладить различия между языками высокого уровня и ассемблером. У программиста появляется возможность сочетания преимуществ языка ассемблера и языков высокого уровня (в направлении абстракции данных), что в конечном итоге повышает эффективность конечной программы.

Обработка информации, в общем случае, процесс очень сложный. Это косвенно подтверждает популярность языков высокого уровня. Одно из несомненных достоинств языков высокого уровня — поддержка развитых структур данных. При их использовании программист освобождается от решения конкретных проблем, связанных с представлением числовых или символьных данных, и получает возможность оперировать информацией, структура которой в большей степени отражает особенности предметной области решаемой задачи. В то же самое время, чем выше уровень такой абстракции данных от конкретного их представления в компьютере, тем большая нагрузка ложится на компилятор с целью создания действительно эффективного кода. Ведь нам уже известно, что в конечном итоге все написанное на языке высокого уровня в компьютере будет представлено на уровне машинных команд, работающих только с базовыми типами данных. Таким образом, самая эффективная программа — программа, написанная в машинных кодах, но писать сегодня большую программу в машинных кодах — занятие не имеющее слишком большого смысла.

^ 6. ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ АССЕМБЛЕРА
К преимуществам Ассемблера можно отнести:

1. Данный язык программирования позволяет создавать приложения, которые будут более эффективны, чем аналогичные приложения, написанные на языке высокого уровня, т.е. приложения будут более короткими и при этом более быстро выполнимыми.

2. Язык Ассемблера позволяет программисту выполнять действия, которые либо вообще нельзя реализовать на других языках и в частности на языках высокого уровня, либо выполнение которых займет слишком много машинного времени в случае привлечения дорогих средств языка высокого уровня.

К недостаткам языка следует отнести:

1. По мере увеличения своего размера программа на Ассемблере теряет наглядность. Это связано с тем, что в ассемблерных программах следует уделять много внимания деталям. Язык требует от вас планирования каждого шага ЭВМ. Конечно, в случае небольших программ это позволяет сделать их оптимальными с точки зрения эффективности использования аппаратных средств. В случае же больших программ бесконечное число деталей может помешать вам добиться оптимальности программы в целом, несмотря на то, что отдельные фрагменты программы будут написаны очень хорошо.

2. Для программирования на данном языке необходимо очень хорошо знать структуру компьютера и работу аппаратных устройств, так как Ассемблер работает непосредственно с устройствами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Язык Ассемблера - мощное средство программирования. Он позволяет программисту осуществлять всестороннее управление аппаратными средствами ЭВМ. Однако такое управление заставляет программиста вникать в детали, далекие от основного содержания программы. Все преимущества языка Ассемблера оборачиваются подчас пустой тратой времени на многочисленные детали.

Несмотря на то, что Ассемблер является машинно-ориентированным языком, то есть языком низкого уровня, программист может применять его для работы и в сочетании с высоким.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что на языке Ассемблера можно сделать любое приложение, любую программу, но для написания больших программ лучше использовать языки высокого уровня, такие как Бейсик или Паскаль, которые позволят вам сосредоточиться на самой задаче, и вам не нужно будет непосредственно учитывать особенности устройства и микропроцессора.

Читайте также: