Ответы по ассемблеру

1.  Архитектура ЭВМ

Совокупность принципов и способов реализации ЭВМ с помощью которых обеспечивается выполнение заданий пользователей и программирование задач. Большинство ЭВМ классифицируют как машины с архитектурой предложенных в 1945-46гг. американским матем. Джоном Фон Нэймоном.

Почти всё семейство ПК по своей архитектуре привязаны к конструктивным решениям найденными разработчиками компании Intel более полвека назад. Серию микросхем компания Intel назвала Х86.

В этих машинах используются 3 принципа:

Программное управление Запоминание программы Параллельная организация вычисления

2.  Принцип программного управления

Подразумевает что управление компьютерной системы осуществляется в программе, представляющая собой последовательность инструкций-команд, расположенных линейно друг за другом в основной памяти ЭВМ.

Программа выполняется по — командно, в порядке записи команд, такая последовательность называется естественной. Естественный порядок выполнения может быть нарушен командой перехода.

Команда 1

Команда 2

Команда 3

Команда 4

Команда 5

Команда 6

Программа машин Фон Нэймона является запоминаемой т. е. при исполнении, её следует поместить в память ЭВМ, а затем инициировать в выполнение первой команды. Команды выбираются из основной памяти автоматически, в естественном порядке и интерпретируются в соответствии с принципом программного управления.

3.  Принцип параллельной организации вычисления

Подразумевает что операции над числом проводятся над всеми его разрядами одновременно.

Один из первых микропроцессоров 8086 выпущенный в 1978г. имел разрядность обрабатываемых данных 16 бит, разрядность адреса – 20 бит, не имел сопроцессора, поддерживал только реальный (однопрограммный) режим работы, верхний предел доступной памяти 1 Мб.

Принципиально все современные компьютеры базируются на архитектуре Фон Нэймона и включает в себя 3 составляющих:

1.  Центральный процессор (СРИ)

2.  Оперативное запоминающее устройство(ОЗУ)

3.  Внешнее устройство(ВУ)

4.  Микропроцессор 8086

Архитектура микропроцессора 8086 включает в себя описание всех компонентов процессора, систему команд, формат данных, способ доступа к памяти, организацию программы и т. д.

МП 8086 – 16 разрядный процессор 3-го поколения, выполненный на кремневом кристалле 16 разрядной внешней магистралью для связи с памятью и устройствами ввода/вывода. МП вместе с ОЗУ и ПДУ составляют ядро компьютера, а все остальные устройства –внешняя память(дисковод, жесткий диск), ввода/вывода информации (дисплей, клавиатура) образуют периферию.

На МП возлагаются функции управления основными процессами в ПВЭМ и синхронизации их с процессами протекающими во внешних устройствах ввода/вывода.

5.  Компьютерные шины

Система компьютеров имеет шины (соед. каналы) по которым информация передается между МП, памятью и устройствами ввода/вывода.

3 вида шин:

Информационные

Адресные

Управления

Компьютеры которые базируются на МП 8086 адресная линия содержит 20 линий, и информация появляющаяся на ней, есть адрес определяющий ячейку памяти компьютера.

По информационной линии передаются команды для МП, данные, а также информация генерируемая самим МП.

Разрядность информационной шины (кол-во её линий) зависит от возможностей МП.

Другое название этой шины-шина данных.

Шина управления включает линии по которым передаются команды, определяющие тип связи и координирующий действия МП, его памяти и периферийных устройств.

6.  Логика работы МП

Выполнение программы в Мп осуществляется путем повторения следующих обобщенных операций:

1.  Выборка машинной команды из памяти

2.  Чтение операндов из памяти

3.  Выполнение команды

4.  Запись результата в память

Архитектура МП 8086 позволяет разделить выше перечисленные операции между двумя устройствами в ЦП:

1.  Операционным устройством (ОУ)

2.  Шинным интерфейсом (ШИ)

ОУ – осуществляет непосредственно выполнение машинных команд

ШИ – осуществляет генерацию адреса, выборку команд и операндов, запись результатов.

С этими устройствами программист общается при помощи ячеек памяти внутри МП, которые называются регистрами.

7.  Регистры общего назначения (РОН)

Регистр — называют устройство предназначенное для временного хранения информации во время её обработки.

Их особенность в том, что к их содержимому можно обращаться как к 2-х байтному числу, так и к каждому байту отдельно.

В названиях регистра обозначают:

L – low (малые разряды AL, BL, CL, DL)

H-high (старшие разряды AH, BH, CH, DH)

При написании программ можно обращаться к РОН как к целому регистру или к каждой части независимо.

Регистр АХ — первичный аккумулятор.

Является сумматором, применяется для всех операций ввода/вывода, операций над строками и некоторых арифметических операций, а так же как временное хранение информации.

Регистр ВХ — базовый.

Используется для организации адресации в памяти, для арифметических целей. Это единственный регистр общего назначения, который можно использовать в качестве индекса для расширенной адресации.

Регистр СХ — счетчик.

Управляет работой операций для которых требуется повторение и для арифметических действий.

Регистр DX – регистр данных.

Применяется для некоторых операций ввода/вывода и тех операций умножение и деление над большими числами, которые используют регистровую пару DX:AX.

8.  Регистры указатели

Указывают адрес объекта в памяти системы. К их содержимому можно обращаться только как к 2-х байтному числу.

Указатели стека SP.

Используются для работы с данными в стековых структурах. Позволяет временно хранить адреса, а иногда данные. Связан с регистром SS: его содержимое указывает адрес элемента на вершине стека. Может выполнять функции РОН в арифметических и логических операциях.

Указатель базы BP.

Используется как указатель при работе с данными в стековых структурах. Может использоваться в арифметических и логических операциях.

Указатель SI.

Применяется в некоторых операциях над строками в качестве указателя адреса байта или слова, может использоваться в адресации в большинстве арифметических и логических операциях.

Регистр DI – приемник.

Указатель назначения для адреса байта или слова в строковых командах. Может использоваться в адресации арифметических и логических операциях.

9.  Сегментные регистры

Предназначены для осуществления сегментной организации программы. К их содержимому можно обращаться как к 2-х байтному числу так и к каждому байту отдельно. Использование этих регистров в командах имеют строгие ограничения.

Регистр CS— регистр сегмента кода.

Содержит начальный адрес сегмента кода. Этот адрес при сложении с указателем команд IP дает полный адрес команды, которая должна быть принята на исполнение. Его содержимое может быть изменено только при исполнении команд, изменяющих естественный код выполнения программы.

Например: JMP (переход), CALL (вызов подпрограммы), RET (возврат из подпрограммы)

Регистр DS – регистр сегмента данных.

Содержит начальный адрес сегмента данных. Сумма его значений со смещением, заданным в команде, определяет адрес необходимый ячейке памяти. Все прямые и косвенные ссылки, использованные регистры: ВХ, CI, DI определяются относительно регистра DS.

Регистр SS –регистр сегмента стека.

Содержит начальный адрес сегмента стека. Содержимое регистров SP, BP использованные в стековых операциях обрабатывается процессором с учетом имени регистра SS

Регистр ES

Некоторые операции над строками используют этот дополнительный регистр. Для управления адресации памяти.

10.  Регистр указатель команд IP

Содержит смещение на команду, которая должна быть выполнена. Прямого доступа к IP –нет, но его содержимое может меняться под воздействием команд: JMP, CALL, RET или отладчиков.

Используется в паре с регистром CS. Благодаря этому регистру комп «знает» что ему делать дальше.

11.  Регистр флагов FLAGS

Содержит информацию о текущем состоянии машины и о результатах выполнения операций. Регистр своего названия не имеет, но в отладчиках его называют FLAGS. Многие арифметические и логические команды изменяют значения флагов.

9 из 16 битов регистра являются активными и называются флагами и имеют свои имена, которые могут быть использованы программистом.

Флаг это бит принимающий значение 1, если он установлен, и значение 0, если он сброшен.

Флаги условий: CF, PF, AF, ZF, SF, OF

Флаги состояний: TF, IF, DF

CF –флаг переноса. Содержит признак переноса из старшего бита или последний бит при операции сдвига.

PF – флаг четности. Устанавливается в 1, если в 8 битах результата очередной команды содержится четное число единиц.

AF – флаг дополнительного переноса. Фиксирует работу над двоично-десятичными операциями.

ZF – флаг нуля. Устанавливается если результат выполнения команды равен нулю.

SF – флаг знака. Копирует старший бит результата выполнения команды.

OF — флаг переполнения.

TF – флаг трассировки. Обеспечивает возможность работы процессора в пошаговом режиме выполнения команд.

IF – флаг внешних прерываний. Если If =1 прерывания разрешены, если IF = 0 –блокируются.

DF – флаг направления. Устанавливает направление обработки строк.

12.  Организация оперативной памяти

В компьютере может быть установлена память объемом от 640 кб до 512 Мб. Команды и данные могут быть записаны по — байтно и словами, но при записи 16 битовых и 32 битовых значений имеется следующая особенность:

1.  16-ричное число 1234 представлены как 34_12

2.  16-ричное число 12345678 представлено как 78_56_34_12

И так, max адрес байтов памяти в Мп 8086 – FFFF. Для его выражения необходимо 20 разрядов, а все регистры имеют только 16 разрядов. Для разрешения этого противоречия используется сегментирование памяти.

Адрес любого байта памяти записывается как пара чисел каждая, из которых выражается 4-мя 16-ричными числами: XXXX:YYYY

XXXX-сегмент. Эта часть обычно представлена в регистрах CS, ES, DS, SS

YYYY – смещение. Хранится в IP, BX, BP, SP

Особенность адресации – её неоднозначность.

13.  Структура программы на Ассемблере

Имеет следующий вид:

Программа

Сегмент стека

Директива распространения памяти

Директива окончания сегмента стека

Сегмент данных

Директива описания данных

Директива окончания сегмента данных

Сегмент кода

Директивы описания распространения памяти между сегментами

Процедура 1

Коды команд

Команда выхода процедуры

Директива окончания процедуры 1

…………………………………………………………………………………………………………………………………….

Процедура N

Коды команд

Команда выхода из процедуры

Директива окончания процедуры N

Директива окончания сегмента кода

Директива окончания программы

14.  Сегментная организация программы

Сегмент-область памяти, начинающаяся на границе параграфа т. е. по любому адресу кратному 16 и имеет размер не более 64кб.

Имеются 3 особых для программы сегмента:

1.  Сегмент кодов (содержит машинные команды к исполнению)

Обычно 1 выполняемая программа находится в начале сегмента и ОС передает управление по адресу данного сегмента.

2.  Сегмент данных — содержит определенные данные константы и рабочие области, необходимые программе.

3.  Сегмент стека — стек хранит адреса возврата для программы при возврате в ОС и для вызовов программ при возврате в вызывающую программу.

Кроме того при работе с цепочкой файлов используют ещё один сегмент – дополнительный сегмент.

Внутри сегментов адресация осуществляется 2-х байтными значениями.

Программы в. com используют один сегмент для кодов, данных и стека.

Сегмент данных предназначен для определения констант, рабочих областей и областей для ввода/вывода.