Язык ассамблера

ЯЗЫК  АССЕМБЛЕРА AVSIM85. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Языки ассемблера

Основные общие  особенности языка ассемблера (чаще не совсем точно называемого просто ассемблером; строго ассемблером называется программа, которая является транслятором. Эта программа переводит последовательность команд с языка ассемблера на язык машинных кодов процессора) микропроцессоров совпадают с особенностями всех языков подобного типа. Отметим их основные особенности [1].

Языки ассемблера являются машинно-ориентированными языками  и, следовательно, для каждого типа процессоров существует свой язык. Почти каждая команда ассемблера эквивалентна команде на машинном языке  процессора. Однако программирование на ассемблере, по сравнению с программированием на машинном языке (на уровне машинных кодов), существенно облегчается за счет возможности использования символического обозначения всех элементов программы (кодов операций, адресов ячеек памяти, программ и данных, переменных и констант, операндов и т.д.). Используемые символические обозначения элементов обычно отражают их содержательный смысл. При программировании на языке ассемблера программист может не заботиться о распределении памяти, о назначении конкретных адресов операндам. В ассемблере допускается оформление повторяющейся последовательности команд как одной макрокоманды. Соответствующие версии языка, допускающие использование макрокоманд, называют макроассемблерами. Кроме того, ассемблеры позволяют в той или иной форме использовать при программировании стандартные структуры типа цикл, разветвление.

При программировании на ассемблере доступны все ресурсы  системы и конкретного процессора (регистры, стек, память и т. д.). Это позволяет получать эффективные программы с точки зрения времени их выполнения и объема памяти, необходимого для размещения программы. Проблемы, связанные с конкретной аппаратурой и периферийными устройствами процессора лучше и удобнее решать на языке ассемблера. Однако программирование на ассемблере предполагает знание архитектуры и свойств процессора, т. е. всего того, что входит в понятие программная модель процессора.

Современные версии языков ассемблера предоставляют программисту ряд возможностей, характерных для  языков высокого уровня, таких как  условное ассемблирование, организация  циклов арифметического и условного  типа, т. е. позволяют использовать стандартные  логические структуры, рекомендуемые  методами структурного программирования.

Ниже рассмотрены  основные сведения о языке ассемблера пакета AVSIM85 v2.02 [2] для МП Intel 8080/8085 (КР580/КР1821).

Структура программы на языке  ассемблера

Предложения (строки) ассемблера

Исходная программа  на языке ассемблера состоит из последовательности утверждений, которые называют также  ассемблерными строками или предложениями.

В ассемблерной строке могут быть записаны директивы  ассемблера, команды или инструкции процессора, команды препроцессора, макрокоманды и комментарии. Запись строки производится в соответствии с некоторыми формальными правилами, изложенными ниже. Нарушение этих правил приводит к большому количеству ошибок, особенно на первом этапе освоения ассемблера.

Директивы ассемблера не порождают машинные команды и  какие-либо действия в процессоре; они  задают структуру программы, сообщают транслятору и компоновщику информацию о том, что им надо делать с командами  и данными. Примеры директив:

Команды или  инструкции процессора порождают машинные команды и выполняются в заданной последовательности во время работы процессора. Примеры команд:

MOVE A,B

ADD B

Команды препроцессора  являются фактически разновидностью директив, которые выполнятся на первом шаге трансляции. Пример команды препроцессора:

%include f1.asm - помощью данной команды в исходный текст будет вставлен текст из файла f1.asm.

Макрокоманды, а  также некоторые конкретные директивы  будут рассмотрены ниже.

Комментарии не влияют на результат трансляции и  служат для пояснения и описания программы. Комментарии без изменений  переносятся в файл, получаемый после  трансляции - листинг трансляции. Вся  строка ассемблера может являться комментарием. В этом случае она начинается специальным символом: [*] или [;].

Строка (предложение) программы в ассемблере делится  на несколько полей, разделенных  одним или более пробелами. В  строке могут быть следующие поля:

• поле метки,
• поле мнемоники,
• поле операнда,
• поле комментария.

Таким образом, строка имеет следующий формат:

[метка[:]] <мнемоника> [операнд] [; комментарий]

Здесь, как и  обычно, при описании системы команд и синтаксиса языка, для обозначения  необязательного элемента конструкции  использованы квадратные скобки [ ]. Таким образом, метка, операнд, комментарий являются необязательными элементами и могут отсутствовать.

Примеры ассемблерных строк:

Поле  метки

Метка в общем  случае является необязательным элементом  ассемблерной строки. Для некоторых  директив наличие метки обязательно. Метка начинается в первой позиции  строки и может содержать (как  и любой идентификатор) алфавитно-цифровые знаки (A-Z, a-z, 0-9, _ и S), первым из которых должна являться буква.

Если в первой позиции строки стоит пробел или  символ (;), то считается, что метка отсутствует. Метка может заканчиваться двоеточием, которое не входит в состав метки.

На линии может  стоять одна метка, а последующие  части строки ассемблера располагаться  на следующих линиях без знака  продолжения строки. В этом случае наличие двоеточия в конце  метки обязательно.

Поле  мнемоники

Поле мнемоники  начинается после первого пробела  в строке и заканчивается одним  или более пробелами. Поле мнемоники  содержит одно из следующих утверждений:

• мнемоническое обозначение команды процессора, например,  
  ADD, MOVE,
• мнемоническое обозначение макрокоманды (см. ниже),
• мнемонику директивы ассемблера,
• мнемонику команды препроцессора.

Ассемблер проверяет  допустимость кодов мнемоник по своей  внутренней таблице кодов команд и директив, а затем по таблице  макрокоманд. В случае отсутствия используемых мнемоник выдается сообщение об ошибке.

Поле  операнда

Поле операнда определяет информацию, над которой  в соответствии с командами производятся действия. Поле операнда начинается сразу  за пробелом (или пробелами), заканчивающим  поле мнемоники, и, в свою очередь, заканчивается  одним или более пробелами. В  поле операнда могут быть записаны константы, символы и выражения, состоящие из символов и констант. Эти конструкции языка описаны  ниже. Если команда или директива  требует нескольких операндов, то отдельные  операнды разделяются запятыми, но не пробелами. Интерпретация поля операнда зависит от мнемоники соответствующей  команды или директивы. Операнд  определяет объекты, над которыми производятся операции, в качестве таких объектов могут быть конкретные значения (константы, переменные) или в какой-либо форме  адреса конкретных значений (регистры процессора, ячейки памяти).

Основные  конструкции ассемблера

При записи операндов  и меток используются различные  конструкции языка. Рассмотрим основные конструкции.

Константы

Константа является величиной, которая не изменяется в  течение всего времени выполнения программы. Константы могут быть числовые и строчные.

Числовые константы  могут быть записаны в одной из трех систем счисления - двоичной, десятичной или 16-ричной. Отрицательные константы ассемблером записываются в дополнительном коде (для положительных чисел представление в дополнительном и прямом кодах совпадают). Длина внутреннего представления константы равна 1 байт (8 двоичных разрядов) или 2 байта в зависимости от команды, с которой она используется.

Система счисления  обозначается спецификатором, который  может либо предшествовать константе, либо стоять в ее конце. В качестве спецификаторов используются:

H, h, $ - 16-ричная система,

@ (отсутствие спецификатора) - десятичная система,

B, b, % - двоичная система.

Если число  в 16-ричной системе начинается с  буквы, слева от нее должен быть дописан 0 (при спецификаторе H).

Пример

В примере приведен фрагмент листинга, полученного в  результате трансляции программы, команды  которой приведены во второй колонке. В первой колонке приведены полученные коды. Вторым операндом во всех командах MVI являются константы, записанные в  различных системах счисления. Первым байтом кода во всех этих случаях является код 3E, соответствующий MVI А. Константа, записываемая в регистр А, представлена в 16-ричной системе вторым байтом кода. Следует обратить внимание на запись чисел 5 и -5 в 3-й и 4-й командах. В  команде JMP операндом является адрес  перехода, который может иметь  длину 2 байта.

Символы (символические имена)

Символы используются в качестве меток или (А–Z, a–z, 0–9, S и _ ) длиной до 31. В качестве знака в строке не может использоваться пробел. Заглавные и строчные буквы рассматриваемый ассемблер воспринимаeт как одинаковые (например, символы АВС и abc).

Символы, которые  используются как метки, становятся идентификаторами адресов ячеек  памяти, в которых хранятся кодовые  слова программы. Они могут применяться  в поле метки только один раз.

Символы, используемые в поле операнда, становятся идентификаторами переменных величин, т.е. идентификаторами адресов ячеек памяти данных, где  хранятся эти величины или идентификаторами констант. Эти символы должны быть определены либо директивами ассемблера непосредственно в программном  файле, либо в командном файле  компоновки.

Символы действуют  только внутри некоторого программного модуля, т.е. для каждого символа  имеется некоторая область видимости. Соответствующие правила определения  и задания директивами области  действия символа приводятся ниже.

Некоторые символы (помимо мнемоник команд и директив ассемблера) являются стандартно определенными  или предопределенными, т.е. они зарезервированы  ассемблером и не могут использоваться в качестве идентификаторов. Таковыми являются, например, имена регистров  РОН. Кроме того, не следует использовать символы x, y и M.

Выражения

Выражением является последовательность констант, символов, функций, объединенных арифметическими операторами и круглыми скобками. Выражение может являться операндом или частью операнда команды процессора или директивы.

Выражение вычисляется  при трансляции, т.е. ассемблер может  взять на себя задачу расчета фактического значения операнда. Смысл результата вычисления определяется местоположением  выражения в программе. Например, результат может являться адресом  или значением какой-либо величины (например, величины сдвига). Вычисление выражения подчиняется правилам алгебры и булевой алгебры.