4495

Массивы на языке ассемблера

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Массивы на языке ассемблера Дадим формальное определение: массив - структурированный тип данных, состоящий из некоторого числа элементов одного типа. Для того чтобы разобраться в возможностях и особенностях обработки массивов в программах на ассембл...

Русский

2012-11-21

35.65 KB

128 чел.

Массивы на языке ассемблера

Дадим формальное определение:

массив - структурированный тип данных, состоящий из некоторого числа элементов одного типа.

Для того чтобы разобраться в возможностях и особенностях обработки массивов в программах на ассемблере, нужно ответить на следующие вопросы:

  1.  Как описать массив в программе?
  2.  Как инициализировать массив, то есть как задать начальные значения его элементов?
  3.  Как организовать доступ к элементам массива?
  4.  Как организовать массивы с размерностью более одной?
  5.  Как организовать выполнение типовых операций с массивами?

Описание и инициализация массива в программе

Специальных средств описания массивов в программах ассемблера, конечно, нет. При необходимости использовать массив в программе его нужно моделировать одним из следующих способов:

  1.  Перечислением элементов массива в поле операндов одной из директив описания данных. При перечислении элементы разделяются запятыми. К примеру:

 ;массив из 5 элементов.Размер каждого элемента 4 байта:

mas dd 1,2,3,4,5

  1.  Используя оператор повторения dup. К примеру:

 

;массив из 5 нулевых элементов.

;Размер каждого элемента 2 байта:

mas dw 5 dup (0)

Такой способ определения используется для резервирования памяти с целью размещения и инициализации элементов массива.

  1.  Используя директивы label и rept. Пара этих директив может облегчить описание больших массивов в памяти и повысить наглядность такого описания. Директива rept относится к макросредствам языка ассемблера и вызывает повторение указанное число раз строк, заключенных между директивой и строкой endm. К примеру, определим массив байт в области памяти, обозначенной идентификатором mas_b. В данном случае директива label определяет символическое имя mas_b, аналогично тому, как это делают директивы резервирования и инициализации памяти. Достоинство директивы label в том, что она не резервирует память, а лишь определяет характеристики объекта. В данном случае объект — это ячейка памяти. Используя несколько директив label, записанных одна за другой, можно присвоить одной и той же области памяти разные имена и разный тип, что и сделано в следующем фрагменте:

 

...

n=0

...

mas_b label byte

mas_w label word

rept 4

dw 0f1f0h

endm

В результате в памяти будет создана последовательность из четырех слов f1f0. Эту последовательность можно трактовать как массив байт или слов в зависимости от того, какое имя области мы будем использовать в программе — mas_b или mas_w.

  1.  Использование цикла для инициализации значениями области памяти, которую можно будет впоследствии трактовать как массив.
  2.  Посмотрим на примере листинга 2, каким образом это делается.

 

Листинг 2 Инициализация массива в цикле

;prg_12_1.asm

MASM

MODEL small

STACK 256

.data

mes db 0ah,0dh,'Массив- ','$'

mas db 10 dup (?) ;исходный массив

i db 0

.code

main:

mov ax,@data

mov ds,ax

xor ax,ax ;обнуление ax

mov cx,10 ;значение счетчика цикла в cx

mov si,0 ;индекс начального элемента в cx

go:    ;цикл инициализации

mov bh,i ;i в bh

mov mas[si],bh ;запись в массив i

inc i  ;инкремент i

inc si  ;продвижение к следующему элементу массива

loop go ;повторить цикл

;вывод на экран получившегося массива

 mov cx,10

mov si,0

mov ah,09h

lea dx,mes

int 21h

show:

 mov ah,02h ;функция вывода значения из al на экран

mov dl,mas[si]

add dl,30h ;преобразование числа в символ

 int 21h

inc si

loop show

exit:

mov ax,4c00h ;стандартный выход

int 21h

end main  ;конец программы

Доступ к элементам массива

При работе с массивами необходимо четко представлять себе, что все элементы массива располагаются в памяти компьютера последовательно.

Само по себе такое расположение ничего не говорит о назначении и порядке использования этих элементов. И только лишь программист с помощью составленного им алгоритма обработки определяет, как нужно трактовать эту последовательность байт, составляющих массив. Так, одну и ту же область памяти можно трактовать как одномерный массив, и одновременно те же самые данные могут трактоваться как двухмерный массив. Все зависит только от алгоритма обработки этих данных в конкретной программе. Сами по себе данные не несут никакой информации о своем “смысловом”, или логическом, типе. Помните об этом принципиальном моменте.

Эти же соображения можно распространить и на индексы элементов массива. Ассемблер не подозревает об их существовании и ему абсолютно все равно, каковы их численные смысловые значения.

Для того чтобы локализовать определенный элемент массива, к его имени нужно добавить индекс. Так как мы моделируем массив, то должны позаботиться и о моделировании индекса. В языке ассемблера индексы массивов — это обычные адреса, но с ними работают особым образом. Другими словами, когда при программировании на ассемблере мы говорим об индексе, то скорее подразумеваем под этим не номер элемента в массиве, а некоторый адрес.

Давайте еще раз обратимся к описанию массива. К примеру, в программе статически определена последовательность данных:

mas dw 0,1,2,3,4,5

Пусть эта последовательность чисел трактуется как одномерный массив. Размерность каждого элемента определяется директивой dw, то есть она равна 2 байта. Чтобы получить доступ к третьему элементу, нужно к адресу массива прибавить 6. Нумерация элементов массива в ассемблере начинается с нуля.

То есть в нашем случае речь, фактически, идет о 4-м элементе массива — 3, но об этом знает только программист; микропроцессору в данном случае все равно — ему нужен только адрес.

В общем случае для получения адреса элемента в массиве необходимо начальный (базовый) адрес массива сложить с произведением индекса (номер элемента минус единица) этого элемента на размер элемента массива:

база + (индекс*размер элемента) 

Архитектура микропроцессора предоставляет достаточно удобные программно-аппаратные средства для работы с массивами. К ним относятся базовые и индексные регистры, позволяющие реализовать несколько режимов адресации данных. Используя данные режимы адресации, можно организовать эффективную работу с массивами в памяти. Вспомним эти режимы:

  1.  индексная адресация со смещением — режим адресации, при котором эффективный адрес формируется из двух компонентов:
  2.  постоянного (базового) — указанием прямого адреса массива в виде имени идентификатора, обозначающего начало массива;
  3.  переменного (индексного) — указанием имени индексного регистра.
  4.  К примеру:

mas dw 0,1,2,3,4,5

...

mov si,4

;поместить 3-й элемент массива mas в регистр ax:

mov ax,mas[si]

  1.  базовая индексная адресация со смещением — режим адресации, при котором эффективный адрес формируется максимум из трех компонентов:
  2.  постоянного (необязательный компонент), в качестве которой может выступать прямой адрес массива в виде имени идентификатора, обозначающего начало массива, или непосредственное значение;
  3.  переменного (базового) — указанием имени базового регистра;
  4.  переменного (индексного) — указанием имени индексного регистра.

Этот вид адресации удобно использовать при обработке двухмерных массивов. Пример использования этой адресации мы рассмотрим далее при изучении особенностей работы с двухмерными массивами.

Напомним, что в качестве базового регистра может использоваться любой из восьми регистров общего назначения. В качестве индексного регистра также можно использовать любой регистр общего назначения, за исключением esp/sp.

Микропроцессор позволяет масштабировать индекс. Это означает, что если указать после имени индексного регистра знак умножения “*” с последующей цифрой 2, 4 или 8, то содержимое индексного регистра будет умножаться на 2, 4 или 8, то есть масштабироваться.

Применение масштабирования облегчает работу с массивами, которые имеют размер элементов, равный 2, 4 или 8 байт, так как микропроцессор сам производит коррекцию индекса для получения адреса очередного элемента массива. Нам нужно лишь загрузить в индексный регистр значение требуемого индекса (считая от 0). Кстати сказать, возможность масштабирования появилась в микропроцессорах Intel, начиная с модели i486. По этой причине в рассматриваемом здесь примере программы стоит директива .486. Ее назначение, как и ранее использовавшейся директивы .386, в том, чтобы указать ассемблеру при формировании машинных команд на необходимость учета и использования дополнительных возможностей системы команд новых моделей микропроцессоров.

В качестве примера использования масштабирования рассмотрим листинг 3, в котором просматривается массив, состоящий из слов, и производится сравнение этих элементов с нулем. Выводится соответствующее сообщение.

Листинг 3. Просмотр массива слов с использованием

масштабирования

;prg_12_2.asm

MASM

MODEL small

STACK 256

.data ;начало сегмента данных

;тексты сообщений:

mes1 db 'не равен 0!$',0ah,0dh

mes2 db 'равен 0!$',0ah,0dh

mes3 db 0ah,0dh,'Элемент $'

mas dw 2,7,0,0,1,9,3,6,0,8 ;исходный массив

.code

.486  ;это обязательно

main:

mov ax,@data

mov ds,ax ;связка ds с сегментом данных

 xor ax,ax ;обнуление ax

prepare:

 mov cx,10 ;значение счетчика цикла в cx

 mov esi,0 ;индекс в esi

compare:

 mov dx,mas[esi*2] ;первый элемент массива в dx

cmp dx,0 ;сравнение dx c 0

je equal ;переход, если равно

not_equal:  ;не равно

mov ah,09h ;вывод сообщения на экран

lea dx,mes3

int 21h

mov ah,02h ;вывод номера элемента массива на экран

 mov dx,si

add dl,30h

int 21h

mov ah,09h

lea dx,mes1

 int 21h

inc esi  ;на следующий элемент

dec cx  ;условие для выхода из цикла

jcxz exit ;cx=0? Если да — на выход

jmp compare ;нет — повторить цикл

equal:   ;равно 0

mov ah,09h ;вывод сообщения mes3 на экран

 lea dx,mes3

int 21h

mov ah,02h

mov dx,si

add dl,30h

 int 21h

mov ah,09h ;вывод сообщения mes2 на экран

lea dx,mes2

int 21h

inc esi  ;на следующий элемент

dec cx  ;все элементы обработаны?

 jcxz exit

jmp compare

exit:

 mov ax,4c00h ;стандартный выход

int 21h

end main ;конец программы

Еще несколько слов о соглашениях:

  1.  Если для описания адреса используется только один регистр, то речь идет о базовой адресации и этот регистр рассматривается как базовый:

;переслать байт из области данных, адрес

которой находится в регистре ebx:

mov al,[ebx]

 

  1.  Если для задания адреса в команде используется прямая адресация (в виде идентификатора) в сочетании с одним регистром, то речь идет об индексной адресации. Регистр считается индексным, и поэтому можно использовать масштабирование для получения адреса нужного элемента массива:

add eax,mas[ebx*4]

;сложить содержимое eax с двойным словом в памяти

;по адресу mas + (ebx)*4

 

  1.  Если для описания адреса используются два регистра, то речь идет о базово-индексной адресации. Левый регистр рассматривается как базовый, а правый — как индексный. В общем случае это не принципиально, но если мы используем масштабирование с одним из регистров, то он всегда является индексным. Но лучше придерживаться определенных соглашений.
  2.  Помните, что применение регистров ebp/bp и esp/sp по умолчанию подразумевает, что сегментная составляющая адреса находится в регистре ss.

Заметим, что базово-индексную адресацию не возбраняется сочетать с прямой адресацией или указанием непосредственного значения. Адрес тогда будет формироваться как сумма всех компонентов.

К примеру:

 mov ax,mas[ebx][ecx*2]

;адрес операнда равен [mas+(ebx)+(ecx)*2]

...

sub dx,[ebx+8][ecx*4]

;адрес операнда равен [(ebx)+8+(ecx)*4]

 

Но имейте в виду, что масштабирование эффективно лишь тогда, когда размерность элементов массива равна 2, 4 или 8 байт. Если же размерность элементов другая, то организовывать обращение к элементам массива нужно обычным способом, как описано ранее.

Рассмотрим пример работы с массивом из пяти трехбайтовых элементов (листинг 4). Младший байт в каждом из этих элементов представляет собой некий счетчик, а старшие два байта — что-то еще, для нас не имеющее никакого значения. Необходимо последовательно обработать элементы данного массива, увеличив значения счетчиков на единицу.

Листинг 4. Обработка массива элементов с нечетной длиной

;prg_11_3.asm

MASM

MODEL small ;модель памяти

STACK 256 ;размер стека

.data   ;начало сегмента данных

N=5    ;количество элементов массива

mas db 5 dup (3 dup (0))

.code   ;сегмент кода

main:   ;точка входа в программу

mov ax,@data

mov ds,ax

xor ax,ax ;обнуление ax

mov si,0 ;0 в si

 mov cx,N ;N в cx

go:

 mov dl,mas[si] ;первый байт поля в dl

inc dl   ;увеличение dl на 1 (по условию)

mov mas[si],dl ;заслать обратно в массив

add si,3 ;сдвиг на следующий элемент массива

loop go ;повтор цикла

mov si,0 ;подготовка к выводу на экран

mov cx,N

show:   ;вывод на экран содержимого

;первых байт полей

mov dl,mas[si]

 add dl,30h

mov ah,02h

int 21h

loop show

exit:

 mov ax,4c00h ;стандартный выход

int 21h

end main   ;конец программы


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

31308. «ТЕОРIЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДA» (ЧАСТИНА IІ) 4.07 MB
  1 На відміну від каскаду сталої потужності додаткова ЕРС вводиться в ротор АД від машини постійного струму механічно не зв’язаної з валом робочого двигуна рис. Очевидно що і потужність приводного двигуна ПД МПС повинна бути в цьому випадку однаковою з потужністю АД. машини постійного струму і випрямленої напруги ротора асинхронного двигуна. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2 ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГУНА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ В СИСТЕМІ КВ – Д МЕТА РОБОТИ Одержати експериментально швидкісні і за допомогою розрахунку –...
31309. Методичні вказівки щодо оформлення дипломних проектів (робіт) для студентів денної та заочної форм навчання 1.08 MB
  Зразок обкладинки дипломної роботи. Додаток Б Зразок обкладинки дипломного проекту. Додаток В Зразок титульної сторінки комплексного дипломного проекту Додаток Г Зразок титульної сторінки дипломного проекту. Додаток Д Оформлення аркуша технічного завдання на дипломний проект роботу Додаток Е Оформлення відомості дипломного проекту.
31310. ФОРМИРОВАНИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ВРЕМЕНИ И ПРОСТРАНСТВЕ У ДЕТЕЙ ДОШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА СРЕДСТВАМИ ИСКУССТВА 139.5 KB
  Выявить особенности представлений детей о пространстве и времени, отражённых в различных видах искусства. Разработать содержание и методы, обеспечивающие формирование представлений и времени и о пространстве, сохраняющих культурные ценности. Разработать целостную систему занятий по формированию представлений о пространстве и времени для детей 5-7 лет...
31311. Обучающая подсистема для лабораторного исследования характеристик замкнутых САУ в среде интернет 3.05 MB
  В данном дипломном проекте рассматривается Обучающая подсистема для лабораторного исследования характеристик замкнутых САУ в среде интернет. В экономической части дается техникоэкономическое обоснование разработки Обучающей подсистемы для лабораторного исследования характеристик замкнутых САУ в среде интернет с помощью частотных критериев устойчивости проводится расчет ее сметной стоимости и стоимости эксплуатации.1 Описание предметной области по характеристикам и частотным показателям качества САУ .
31312. Экспериментальная работа по ознакомлению детей старшего дошкольного возраста с Олимпийскими играми 281 KB
  Теоретические основы формирования представлений у детей старшего дошкольного возраста об Олимпийских играх. Научные основы развития детей старшего дошкольного возраста посредством олимпийского образования. Специфика формирования представлений детей старшего дошкольного возраста об Олимпийских играх 22 Выводы 31 II. Экспериментальная работа по ознакомлению детей старшего дошкольного возраста с Олимпийскими играми 2.
31313. Строительство электрической сети и расчет капитальных вложений 5.39 MB
  Без учета влияния cosφ определим по формуле: β –стоимость потерянного кВтч равная 105 руб. кВтч или 1050 руб. На распределительном силовом щите РСЩ отключить рубильник блока профилактируемой камеры. На рукоятке рубильника повесить плакат Не включать Работают люди.
31314. Особенности обращения взыскания на заработок и иные доходы должника-гражданина 325 KB
  Целью дипломного исследования является комплексное рассмотрение теоретических и практических проблем, формулирование предложений по совершенствованию законодательства, касающегося вопросов обращения взыскания на заработок и иные доходы должника - гражданина, и практики его применения.
31316. СУЧАСНИЙ СТАН УПРАВЛІННЯ МАТЕРІАЛЬНИМИ РЕСУРСАМИ НА ПІДПРИЄМСТВІ на прикладі КП «Березанського ККП» 819.5 KB
  ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ УПРАВЛІННЯ МАТЕРІАЛЬНИМИ РЕСУРСАМИ НА ПІДПРИЄМСТВІ Характеристика матеріальних ресурсів підприємства. Аналіз виробничо –економічних показників підприємства. Аналіз фінансового стану підприємства 2. Зростання потреби підприємства в матеріальних ресурсах може бути задоволений екстенсивним шляхом придбанням або виготовленням більшої кількості матеріалів та енергії або інтенсивним більш економним використанням наявних запасів в процесі виробництва продукції.