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

137 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

59018. Карта півкуль. Океани. Материки 51 KB
  Мета: сформувати уявлення про види географічних карт; сформувати поняття океан море материк навчити користуватися картою півкуль показувати на карті океани та материки Обладнання: глобус карта півкуль фізична карта України демонстраційні картки з назвами материків та океанів...
59019. Керівникові клубу інтелектуалів 159 KB
  Мета: ознайомити учнів з вимогами до запитання в грі Що Де Коли та планом побудови запитань; учити самостійно складати запитання розвивати вміння знаходити звичайне в незвичайному.
59020. Кожна байка чогось навчає 58 KB
  Ми закінчили працювати над розділом який називається Байки. Чому він так називається Байки яких авторів вміщені в ньому Сьогодні ми детальніше познайомимося з вивченими поетамибайкарями прочитаємо їх байки повчимось визначати мораль байки.
59021. Коли руйнуються любовні стосунки - руйнується світ 32.5 KB
  Обладнання: портрет письменника Всесвітня література 1998 № 9 форзац репродукція картини М. Всесвітня література 1999 № 6 с. Бесідаінсценівка зустрічі з письменником: учні й учитель задають запитання учню який виконує роль письменника Всесвітня література 1998 № 6 с. Доповнення вчителя Зарубіжна література 1998 № 8 с.
59022. Композиція музичного твору 46.5 KB
  Глинки виходить перша група учнів яка готувала матеріал про композиторів твори яких написані у сонатній формі 1й учень. 2й учень. Глінки 3й учень. Учень зачитує підготовлене цікаве повідомлення про творчий і життєвий шлях композитора 12 хв.
59023. Комунікація. Дискусія та правила її ведення 40.5 KB
  Протягом заняття ми мультимедійна проекція слайдів: визначимо місце дискусії у процесі вербальної комунікації; ознайомимося з правилами її ведення; навчимось практично їх використовувати. І тоді людина вдається до дискусії.
59024. Краса, велич і трагедія в образах шевченкового Кобзаря 49 KB
  Природно шевченкові пейзажі є саме такими. Де й навіщо використовує Шевченко пейзаж На початку іноді в середині великого поетичного твору. Яка назва цієї пісні Що ви знаєте про історію її написання Яким у ній зображено Дніпро В іншій поезії Шевченко зазначає...
59025. Краса осені (прикмети та ознаки) 41 KB
  Осінь наче художник велетенським пензлем розфарбовує у яскраві кольори плоди та листя. Ось так починається осінь. Осінь Які слова допомогли вам відгадати загадки Підкреслимо їх. розфарбувала жовті шати одягає жде білу сестрицю...
59026. Критичне мислення на уроках зарубіжної літератури 99.5 KB
  Теорія та практика Критичне мислення на уроках зарубіжної літератури I. Саме тому основною проблемною темою в контексті викладання зарубіжної літератури в 811 класах є: Використання технологій критичного мислення як засобу створення творчого мікроклімату на уроці зарубіжної літератури...