Разработка и отладка подпрограмм на языке Ассемблера

 

Введение

Язык ассе?мблера (англ. assemblylanguage) - машинно-ориентированный язык низкого уровня с командами, обычно соответствующими командам машины, который может обеспечить дополнительные возможности вроде макрокоманд[1]; автокод, расширенный конструкциями языков программирования высокого уровня, такими как выражения, макрокоманды, средства обеспечения модульности программ[2].

Автокод - язык программирования, предложения которого по своей структуре в основном подобны командам и обрабатываемым данным конкретного машинного языка[2].

Язык ассемблера - система обозначений, используемая для представления в удобочитаемой форме программ, записанных в машинном коде. Язык ассемблера позволяет программисту пользоваться алфавитными мнемоническими кодами операций, по своему усмотрению присваивать символические имена регистрам ЭВМ и памяти, а также задавать удобные для себя схемы адресации (например, индексную или косвенную). Кроме того, он позволяет использовать различные системы счисления (например, десятичную или шестнадцатеричную) для представления числовых констант и даёт возможность помечать строки программы метками с символическими именами с тем, чтобы к ним можно было обращаться (по именам, а не по адресам) из других частей программы (например, для передачи управления)[3].

Перевод программы на языке ассемблера в исполнимый машинный код (вычисление выражений, раскрытие макрокоманд, замена мнемоник собственно машинными кодами и символьных адресов на абсолютные или относительные адреса) производится ассемблером - программой-транслятором, которая и дала языку ассемблера его название.

Команды языка ассемблера один к одному соответствуют командам процессора. Фактически, они и представляют собой более удобную для человека символьную форму записи - мнемокоды - команд и их аргументов. При этом одной команде языка ассемблера может соответствовать несколько вариантов команд процессора[4].

Кроме того, язык ассемблера позволяет использовать символические метки вместо адресов ячеек памяти, которые при ассемблировании заменяются на вычисляемые ассемблером или компоновщиком абсолютные или относительные адреса, а также так называемые директивы (команды ассемблера, не переводимые в машинные команды процессора, а выполняемые самим ассемблером).

Директивы ассемблера позволяют, в частности, включать блоки данных, задать ассемблирование фрагмента программы по условию, задать значения меток, использовать макрокоманды с параметрами.

Каждая модель (или семейство) процессоров имеет свой набор - систему - команд и соответствующий ему язык ассемблера. Наиболее популярные синтаксисы языков ассемблера - Intel-синтаксис и AT&T-синтаксис.

Существуют компьютеры, реализующие в качестве машинного язык программирования высокого уровня (Форт, Лисп, Эль-76). Фактически, в таких компьютерах они выполняют роль языков ассемблера.

1. Системный анализ

Целью курсового проекта является закрепление полученных знаний и профессиональных навыков разработки и отладки подпрограмм на языке Ассемблера. Курсовой проект выполняется в соответствии с этапами разработки программного обеспечения: анализ и постановка задачи для решения на ЭВМ, проектирование, кодирование, отладка и тестирование разработанной программы. Проектирование ведется в соответствии с методологией структурного программирования.

Требуется рассчитать выражение (1):

(1)

Необходимо разработать программы для её вычисления на языках Си, Ассемблер УМ и Ассемблер IBMPC. С клавиатуры вводятся 2 переменные и значения массива, после выполняется расчет 2 констант 2c и (a*a+1) данной функции и расчет z. Далее выполняется вывод результата на экран монитора. Программа состоит из 4-х функций: функция ввода переменных, две функция расчета констант, функция вывода результата.

2. Структурное программирование. Схема алгоритма. Программа на языке Си для int, float

Программа на языке программирования Си для int

#include"stdafx.h"

#include<iostream>

#include<conio.h>;N = 4;(int a, int c, int d[])

{int g, k, l, z;Y = 0;= 2 * c;= a*a + 1;<<"g = "<<"2 * "<< c <<" = "<< g <<endl;<<"k = "<< a*a <<" + 1"<<" = "<< k <<endl;(inti = 1; i<= N; i++)

{l = d[i] / 4;<<i<<") "<<"l["<< d[i] <<"] = "<< d[i] <<" / 4 = "<< l <<endl;= (g - l) / k;<<" z["<< d[i] <<"] = "<< z <<endl;= Y + z;<<endl;}<<"Y = "<< Y <<endl;}main()

{setlocale(LC_ALL, "Russian");a, c, d[N];<<"Введите a = ";>> a;<<"Введитес = ";

cin>> c;<<"Введите элементы массива"<<endl;

for (inti = 1; i<= N; i++)

{cout<<"d["<<i<<"] = ";>> d[i];}(a, c, d);

_getch();

return 0;}

Программа на языке программирования Си для float

#include"stdafx.h"

#include<iostream>

#include<conio.h>;N = 4;(floata, floatc, floatd[])

{float g, k, l, z;Y = 0;= 2 * c;= a*a + 1;<<"g = "<<"2 * "<<c<<" = "<< g <<endl;<<"k = "<<a*a<<" + 1"<<" = "<< k <<endl;(inti = 1; i<= N; i++)

{l = d[i] / 4;<<i<<") "<<"l["<<d[i] <<"] = "<<d[i] <<" / 4 = "<< l <<endl;= (g - l) / k;<<" z["<<d[i] <<"] = "<< z <<endl;= Y + z;<<endl;}<<"Y = "<< Y <<endl;}main()

{setlocale(LC_ALL, "Russian");a, c, d[N];<<"Введите a = ";>> a;<<"Введитес = ";

cin>> c;<<"Введите элементы массива"<<endl;

for (inti = 1; i<= N; i++)

{cout<<"d["<<i<<"] = ";>> d[i];}(a, c, d);

_getch();

return 0;}

Блок схема

Рис. 1

3. Программирование

.1 Программа на Ассемблере УМ

start 0

lda cc2pc0c0comp c12artart,a;i:=i+1c3,xlda yword 20word 2word 0word 1word 3word 4word 12word 2word 0word 20124-16333eec1k,xc4opokyyEx77

Блок схема

Рис. 2

3.2 Подпрограмма ввода и вывода целых чисел на Ассемблере IBM

Подпрограмма ввода

Блок схема

Рис. 3

Подпрограмма на языке программирования Ассемблер IBMPC

InputIntprocah, 0ahdi, didx, offset buff; адресбуфера21h; принимаем строку

movdl, 0ah, 0221h

; выводим перевод строки и обрабатываем

; содержимое буфера, offset buff+2; берем адрес начала строки[si], "-"; если первый символ минусii1, 1; устанавливаем флаг; и пропускаем его: xorax, ax, 10; основание сc: movcl, [si]; берем символ из буфера, 0dh; проверяем не последний ли он

; если символ не последний, то проверяем его

; на правильность, '0'; если введен неверный символ <0, '9'; если введен неверный символ >9, '0'; делаем из символа число; умножаем на 10, cx; прибавляем к остальным; указатель на следующий символii2; повторяем: movdx, offseterror; если была ошибка, то выводим сообщение об

; этом и выходимah,0921h20h; все символы из буфера обработаны число

; находится в ax: cmp di,1; если установлен флаг, тоii3; делаем число отрицательным

ii3: ret"incorrect number$"

buffdb 6,7 Dup(?)

3.2 Подпрограмма на языке программирования Ассемблер IBMPC

Процедура вывода

OutIntprocnear;=====Процедура вывода, ax; проверяем число на знак.oi1, ax;eсли оно отрицательное, выведем минус и

; оставим его модуль, 02hdl, '-'21h, cx: xorcx, cx; количество цифр будем держать в CX, 10; основание сс. 10 для десятеричной и т.п.: xordx, dx; делим число на основание сс, в остатке

; получается последняя цифра; сразу выводить её нельзя, поэтому сохраним

; её в стэке

; а с частным повторяем то же самое, отделяя

; от него очередную, ax; цифру справа, пока не останется ноль, что

;значит, что дальшеoi2; слева только нули

;========Вывод=========

mov ah, 02h: pop dx

adddl, '0'; извлекаем очередную цифру, переводим её в

; символ и выводим21hoi3; повторим ровно столько раз, сколько цифр

; насчитали

Рис. 4

3.3 Программа на языке программирования Ассемблер IBMPC

.modelsmall

.stack 200h

.data??4 dup (?,?,?,?)???8db '0123456789ABCDEF'db 4 DUP (20h),13,10,'$'db 'Resultat',13,10,'$'

.code, ax; Проверяем число на знак.oi1

; Если оно отрицательное, выведем

;минус и оставим его модуль.

mov cx, axah, 02hdl, '-'21h

movax, cx

; Количество цифр будем держать в CX:, cx, 10; основание сс. 10 для десятеричной и т.п.:,dx

; Делим число на основание сс.

;В остатке получается последняя цифра.

; Сразу выводить её нельзя,

;поэтому сохраним её в стэке.

; А с частным повторяем то же самое,

;отделяя от него очередную

; цифру справа, пока не останется ноль,

; что значит, что дальше слева только нули., axoi2

; Теперь приступим к выводу., 02h:

; Извлекаем очередную цифру,

;переводим её в символ и выводим., '0'21h

; Повторим ровно столько раз,

;сколько цифр насчитали.oi3

retah,0ah,di,offset buff; аддресбуфера21h; принимаем строкуdl,0ahah,02

int 21h; выводим перевода строки

; обрабатываем содержимое буфера,offset buff+2; берем аддрес начала строки[si],"-"; если первый символ минусii1di,1; устанавливаем флаг; и пропускаем его:,axbx,10; основание сc:,[si]; берем символ из буфераcl,0dh; проверяем не последний ли он

; если символ не последний, то

;проверяем его на правильностьcl,'0'; если введен неверный символ <0cl,'9'; если введен неверный символ >9cl,'0'; делаем из символа число; умножаем на 10,cx; прибавляем к остальным; указатель на следующий символii2; повторяем:; если была ошибка, то выводим

;сообщение об этом и выходим, offseterror

mov ah,0921h20h

; все символы из буфера

;обработаны число находится в ax:di,1; если установлен флаг, тоii3; делаем число отрицательным

ii3:"incorrect number$"6,7 Dup(?)proc near;---------------------eAl,2,cBL,AXAX,0BX,06;???endpprocnear;fAX,0,aALDX, 1AX, DXf, AXAX,0DX,06;???endp:ax, @Datads, ax; вводчислаа,AL; вводчислас,ALSI,0SI: call InputIntSId[SI], ALSI,2,tSIl1PP1;вызовп\п 1PP2;вызовп\п 2SI,0CX,4AX,AX,AX: mov DX,0AH,0CL,0,d[SI]BL, ALAX,0m2CL,1AL, BLAL: mov DL,4DLCL,0m3AL: mov BX, eBX,AXAX,BXAX, BX,fBX ;AL=AL/fBX,AXAX, BX,yAX, DXy, AXSI,2,tforCX,0AX, yDX, AX;DX:=AXAX,4c00h21h

END begin

Программа на языке программирования Ассемблер IBMPC

Рис. 5

Рис. 6

4. Тестирование и отладка

Входные данныеСи Int (десятичная СС)Си float (десятичная СС)Ассемблер УМ (шестнадцатеричная СС)Ассемблер IBMPC (десятичная СС)a = 2 c = 20 d[0] = 20 d[1] =12 d[2] = 4 d[3] = -1629311D29a =3 c =30 d[0] =51 d[1] =41 d[2] =24 d[3] =-212021.6251420a = 2 c = 20 d[0] = 20 d[1] = 14 d[2] = 4 d[3] = 1628 29.31C28

Переведем результат работы Ассемблера УМ в десятичную СС:

D = 29

= 20

C = 28.

Явно видим, что результат работы программ на Си (для int), Ассемблер УМ и Ассемблер IBMPC совпадают на 100%. Результат работы программ на Си (для float) немного отличается ввиду точности вычислений и отличается от округленного значения максимум на 2 единицы.

5. Инструкция пользователя

Язык программирования Си (для int)

окно с запросом: «Введите а:». Необходимо ввести нужное значение переменной «а», она может быть любым целым положительным или отрицательным числом. Нажимаем Enter.

Далее в этом диалоговом окне появляется запрос: «Введите с:». Необходимо ввести нужное значение переменной «с», она может быть любым целым положительным или отрицательным числом. Нажимаем Enter.

Следующим появится новый запрос: «Введите 4 значений для массива:». Вводим 4 любых значений, которые могут быть любыми целыми положительными или отрицательными значениями. После каждого введенного числа нажимаем Enter.

В конечном итоге в этом диалоговом окне у нас появится запись «y=…». Вместо многоточия будет стоять число-ответ, которое получилось в результате подстановки в выражение (1) введенные Вами значений «а», «с» и значений массива «d[0]», «d[1]», «d[2]», «d[3]». Ответ будет целым положительным или отрицательным числом.

Язык программирования Си (для float)

При запуске программы на языке программирования Си, появится диалоговое окно с запросом: «Введите а:». Необходимо ввести нужное значение переменной «а», она может быть любым целым или десятичным положительным или отрицательным числом. Нажимаем Enter.

Далее в этом диалоговом окне появляется запрос: «Введите с:». Необходимо ввести нужное значение переменной «с», она может быть любым целым положительным или отрицательным числом. Нажимаем Enter.

Следующим появится новый запрос: «Введите 4 значений для массива:». Вводим 4 любых значений, которые могут быть любыми целыми или десятичным положительными или отрицательными значениями. После каждого введенного числа нажимаем Enter.

В конечном итоге в этом диалоговом окне у нас появится запись «y=…». Вместо многоточия будет стоять число-ответ, которое получилось в результате подстановки в выражение (1) введенные Вами значений «а», «с» и значений массива «d[0]», «d[1]», «d[2]», «d[3]». Ответ будет целым или десятичным положительным или отрицательным числом.

Язык программирования Ассемблер УМ

Записываем код программы при помощи стандартного приложения «Блокнот» в формате *.txt. При описании данных мы сразу должны задать значения для переменных «а», «с» и сразу задать значения массива, которые имеют размер в 1 слово.

Открываем этот файл в программеTCom.exe при помощи вкладки «Asm», далее в отрывшемся окне выбираем вкладку «File» затем «Open» и находим нужный файл с кодом в формате *.txt. Код программы загрузится на вкладку «Sourcemodule». Нажимаем на вкладку «GoAsm», если в коде нет ошибок, то приложение выведет синюю запись «Noerrorsdetected!» Далеезагружаеммодульпрограммывпрограмме..exe при помощи вкладки «Load» в основном окне.

Запускаем программу при помощи клавиши «Start» в основном окне.

Результат подстановки значений «а», «с» и массива «d» в выражение (1) будет находиться в Аккумуляторе, который располагается во втором поле программе TCom.exe(смотреть рис. 1). Значением Аккумулятора будет число в шестнадцатеричной СС.

Язык программирования Ассемблер IBMPC

Запускаем эмулятор DOSBox 0.74. С его помощью переходим на необходимый диск (используем команду «mountc», смотреть рис. 2 (файл находится на диске С в папке с название «1», название файла «сс»)) и отрываем папку, в которой расположен файл с кодом программы в формате *.asm, компоновщик tasm.exeи редактор связей tlink.exe (ОБЯЗАЕЛЬНОЕ УСЛОВИЕ: все 3 файла должны быть в 1(!) папке).

Рис. 7

Далее в эмуляторе DOSBox 0.74 вводим «tasm.exe<название файла>..asm». Таким образом мы даем команду скомпилировать код и показать ошибки, если они есть. Если их нет, то эмулятор выведет отсутствие сообщений об ошибке и предупреждений. В результате удачной компиляции будет создан файл формата *.obj.

Продолжаем вводить в окно эмулятора DOSBox0.74 команды. Вводим «tlink.exe<название файла>.obj». Этой командой мы создаем приложение, которое далее будет считать наше выражение. Если все прошло удачно, то DOSBox 0.74 выдаст об этом сообщение. В результате будет создан файл формата *.exe.

Рис. 8

программирование ассемблер язык тестирование

Последний этап трансляции. Вводим «<название файла>.exe». В окне DOSBox 0.74 появится приглашение ко вводу, вводим значения переменныхи массива, которые могут быть целыми положительными или отрицательными числам, в следующей последовательности: а, c, d[0], d[1], d[2], d[3]. Между каждым введенным значением жмем Enter.

Последняя появившаяся строка - ответ, который будет целым положительным или отрицательным числом.

6. Параметры программы

Язык программирования Си (int)

Объем папки со всеми файлами, созданными при компиляции = 14 Мб

Объем документа с кодом = 962 байт

Средняя продолжительность компиляции = 2.5 сек

Время расчета ответа = крайне мало, менее 1 сек

Язык программирования Си ( float)

Объем папки со всеми файлами, созданными при компиляции = 14 Мб

Объем документа с кодом =1003 байта

Средняя продолжительность компиляции = 1.52 сек

Время расчета ответа = крайне мало, менее 1 сек

Язык программирования Ассемблер УМ

Объем документа с кодом =664 байт

Среднее время компиляции и расчета ответа = 15 сек.

Язык программирования Ассемблер IBMPC

Объем папки со всеми файлами, необходимыми и созданными при компиляции = 203 142 байт

Объем документа *.asm = 6 594 байт

Объем документа *.obj = 707 байт

Объем документа *.exe =924 байт

Средняя продолжительность компиляции = крайне мало, менее 1 сек

Время расчета ответа = крайне мало, менее 1 сек

Заключение

В ходе выполнения проекта, мы работали с тремя языками программирования: Си, языком Ассемблера для Учебной Машины и языком Ассемблера IBMPC на базе архитектуры Intel 8086.

В ходе проекта были изучены некоторые аспекты языка Ассемблера и ЭВМ в целом. Для того, чтобы решить поставленную задачу, были продуманы алгоритмы ее решения на языках программирования Си, Ассемблер УМ и Ассемблер IBMPC, составлены блок-схемы этих решений и написаны программы на каждом из языков программирования. В результаты были получены рабочие программы, которые способны решить поставленную задачу, и примеры их работы.

Думаю, что для расширений возможностей данных программ можно попробовать написать программу на языке Си со вставкой на языке Ассемблера, что позволит сократить некоторое количество времени при написании и отладке программы только на языке Ассемблера IBMPC.

Список использованной литературы

1.Галисеев Г. В. Ассемблер для Win 32. Самоучитель. - М.: Диалектика, 2007. - 368 с. - ISBN 978-5-8459-1197-1.

2.Зубков С. В. Ассемблер для DOS, Windows и UNIX. - М. ДМК Пресс; СПб. Питер, 2006. - 608 с. - ISBN 5-94074-259-9.

.Кип Ирвин. Язык ассемблера для процессоров Intel = AssemblyLanguageforIntel-BasedComputers. - М.: Вильямс, 2005. - 912 с. - ISBN 0-13-091013-9.

.Калашников О. А. Ассемблер? Это просто! Учимся программировать. - СПб.: БХВ-Петербург, 2007. - 384 с. - ISBN 978-5-94157-709.

Введение Язык ассе?мблера (англ. assemblylanguage) - машинно-ориентированный язык низкого уровня с командами, обычно соответствующими командам машины, ко

Больше работ по теме: