Каталог Рефератов - Разработка виртуальных лабораторных работ средствами эмулятора Emu8086

	Информационно-образоательный портал
	Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,



МЕНЮ\|

поиск

Разработка виртуальных лабораторных работ средствами эмулятора Emu8086

ы можете изменять значения регистров во времени выполнения, печатая по существующим значениям.

Кнопка [Flags] позволяет Вам рассматривать и изменять флажки на времени выполнения.

2.2 Компиляция кода Ассемблера

Напечатайте ваш код внутри текстовой области и щелкните кнопку [Compile]. Вас спросят, где сохранить откомпилированный файл. После завершения компиляции вы можете щелкнуть кнопку [Emulate] для загрузки откомпилированного файла в эмулятор.

Директивы, определяющие тип исполнимого файла:

#MAKE_COM#

#MAKE_BIN#

#MAKE_BOOT#

#MAKE_EXE#

Вы можете вставить эти директивы в исходный код для определения нужного вам типа исполнимого файла. В том случае, если компилятор не найдет ни одной из этих директив, он спросит у вас тип файла перед его созданием.

Описание типов исполнимых файлов:

#MAKE_COM# - самый старый и самый простой формат исполнимого файла. Такие файлы загружаются с префиксом 100h (256 байтов). Выберите СОМ Template из меню New, если вы планируете компилировать COM-файл. Директива компилятора ORG 100h должна быть добавлена перед кодом. Выполнение всегда начинается с первого байта файла. Поддерживается командной строкой DOS и Windows.

#MAKE_EXE# - более "продвинутый" формат исполнимого файла. Не ограничены размер и количество сегментов. Сегмент стека должен быть определен в программе. Вы можете выбрать EXE Template из меню New для создания простой ЕХЕ-программы с определенными сегментмами Данных, Стека и Кода. Точка входа (где начинается выполнение) определяется программистом. Поддерживается командной строкой DOS и Windows.

#MAKE_BIN# - простой исполнимый файл. Вы можете определить значения всех регистров, сегмент и смещение для области памяти, куда этот файл будет загружен. Если загрузить файл "MY. BIN" в эмулятор, он будет виден для файла - "MY. BINF" и загрузится файл "MY. BIN" в местоположение, определенное в файле "MY. BINF". Регистры также установятся с учетом информации из этого файла (откройте этот файл в редакторе для изменения или изучения). В том случае, если эмулятор не найдет файл "MY. BINF", будет использоваться текущие значения регистров и файл "MY. BIN" загрузится в текущий CS: IP.

Выполнение начинается со значения в CS: IP.

Этот тип файла уникален для Emu8086.

Файл ". BINF создается автоматически компилятором, если он находит директиву #MAKE_BIN#.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! если файл ". binf" существует, то он будет перезаписан!

Значения должны быть шестнадцатиричными! Если эти значения не определены, то они устанавливаются по умолчанию:

LOAD_SEGMENT = 0100 LOAD_OFFSET = 0000 CS = ES = SS = DS = 0100 IP = 0000 Если LOAD_SEGMENT и LOAD_OFFSET не определены, то используются значения CS и IP, и наоборот.

Если значение Load to offset не равно нулю (0000), то ORG???? h должна быть добавлена в файл. BIN, где???? h - это смещение для загрузки. Это должно быть сделано для того, чтобы компилятор мог вычислить правильные адреса.

#MAKE_BOOT# - эта директива копирует первую дорожку дискеты (загрузочный сектор).

Вы можете записать загрузочный сектор виртуального дисковода (FLOPPY_0) через меню эмулятора:

[Virtual Drive] - > [Write 512 bytes at 7C00 to Boot Sector] Сначала вы должны откомпилировать ". boot"-файл, а затем загрузить его в эмулятор (см. "micro-os_loader. asm" и "micro-os_kernel. asm" в разделе "Samples").

Затем выберите в меню [Virtual Drive] - > [Boot from Floppy], чтобы загрузить эмулятор с виртуального дисковода.

Затем, если вам любопытно, вы можете записать виртуальную дискету на реальную дискету и загрузить с нее ваш компьютер. Я рекомендую использовать "RawWrite for Windows" с: http://uranus. it. swin.edu. au/~jn/linux/rawwrite. htm (учтите, что "micro-os_loader. asm" не использует MS-DOS-совместимый загрузочный сектор, так что лучше использовать чистую дискету, хотя она должна быть отформатирована IBM (MS-DOS)).

Директива компилятора ORG 7C00h должна быть добавлена перед кодом, если компьютер начинает загружаться с первой дорожки дискеты в адрес 0000: 7C00.

Размер. BOOT-файла должен быть менее 512 байтов (ограничен размером сектора дискеты).

Выполнение всегда начинается с первого байта файла. Этот тип файла уникален для эмулятора Emu8086.

Обработка ошибок

Компилятор выводит отчет об ошибках в отдельном окне:

MOV DS, 100 - это недопустимая команда, потому что в сегментный регистр нельзя устанавливать непосредственное значение - должны использоваться регистры общего назначения:

MOV AX, 100 MOV DS, AX MOV AL, 300 - это недопустимая команда, т.к регистр AL имеет только 8 битов, и его максимальное значение 255 (или 11111111b), а минимальное - 128.

Компилятор делает несколько проходов перед генерацией правильного машинного кода. Если он находит ошибку и не выполняет требуемое количество проходов, он может выдать неправильное сообщение об ошибке. Например:

#make_COM#

ORG 100h

MOV AX, 0

MOV CX, 5

m1: INC AX

LOOP m1; это не настоящая ошибка!

MOV AL, 0FFFFh; ошибка здесь.

RET

Список генерируемых ошибок:

(7) Condition Jump out of range (Условие перехода за пределами диапазона) !: LOOP m1 (9) Wrong parameters (Неправильнве параметры): MOV AL, 0FFFFh (9) Operands do not match (Операнды не соответствуют): Second operand is over 8 bits (Второй операнд более 8 битов) ! Первое сообщение (7) - неправильное. Компилятор не закончил вычисление смещений для меток, поэтому он думает, что смещение метки m1 - это 0000. Этот адрес лежит за пределами диапазона, т.к мы начинаем со смещения 100h.

Внесите исправления в эту строку: MOV AL, 0FFFFh (AL не может содержать значение 0FFFFh). Это устранит обе ошибки! Например:

#make_COM#

ORG 100h

MOV AX, 0

MOV CX, 5

m1: INC AX

LOOP m1; тот же самый код без ошибки!

MOV AL, 0FFh; все!

RET

При сохранении компилируемого файла, компилятор также сохраняет 2 других файла, которые используются эмулятором для отображения фактического исходного кода при его исполнении и выборе соответствующей строки.

asm - этот файл содержит оригинальный исходный код, который был использован для создания исполнимого файла.

debug - этот файл содержит информацию, которая позволяет эмулятору выбирать строки оригинального исходного кода во время выполнения машинного кода.

symbol - Таблица символов. Она содержит информацию, которая позволяет отображать окно "Variables" (Переменные). Это текстовый файл, так что вы можете посмотреть его из текстового редактора.

binf - этот файл содержит информацию, которая используется эмулятором для загрузки BIN-файла в указанное местоположение, и установки значений регистров предшествующих выполнению (создается только в том случае, если исполнимый файл - это BIN-файл).

2.3 Редактор исходного кода
Использование мыши Редактор поддерживает следующие действия мыши:

Горячие клавиши редактора:

Допустимые правила синтаксиса выражений для поиска и замены

Если появятся проблемы с редактором исходного кода, вы можете вручную скопировать файл "cmax20. ocx" из каталога, где установлена программа, в папку Windows\System или Windows\System32, заменив существующую версию этого файла (после этого может потребоваться перезагрузка компьютера

2.4 Ассемблер
Что такое ассемблер? Ассемблер - это программа, преобразовывающая исходный текст программы, написанной на языке ассемблера, в машинный код. Дополнительно ассемблер может создавать листинг программы с номерами строк, адресами переменных, операторами исходного языка и таблицей перекрестных ссылок символов и переменных, используемых в программе. Совместно с ассемблером используется программа, называемая компоновщиком (linker) или редактором связей (linkage editor). Она объединяет отдельные файлы, созданные ассемблером, в единую исполняемую программу. В блок базовых программ входит также отладчик (debugger) позволяющий программисту пошагово выполнять программу, проверять и изменять содержимое памяти.

Какие типы программ мы будем создавать? Мы будем писать два основных типа программ, которые перечислены ниже.

16-разрядные программы для реального режима адресации. Эти программы предназначены для выполнения в системе MS DOS либо в среде эмулятора DOS под Linux. Большинство примеров из этой книги можно адаптировать для выполнения в реальном режиме адресации. О программировании для реального режима адресации речь пойдет в многочисленных примечаниях книги. Кроме того, две главы полностью посвящены выводу текстовой и графической информации на экран монитора в режиме MS DOS.

32-разрядные программы для защищенного режима. Эти программы предназначены для запуска в окне текстового терминала (консоли) вереде операционной системы Microsoft Windows. С их помощью вы сможете отобразить на экране монитора как текстовые, так и графические данные.

Как язык ассемблера связан с машинным кодом? Во-первых, машинный код - это набор чисел, которые интерпретируются центральным процессором компьютера и определяют выполняемые им действия. Например, все процессоры Intel семейства IA-32 имеют совместимый между собой машинный код. Машинный код состоит исключительно из двоичных чисел. Во-вторых, язык ассемблера состоит из набора операторов, понятных человеку. Каждый оператор начинается с короткого мнемонического обозначения выполняемых процессором действий, например ADD (сложить), MOV (переслать), SUB (вычесть) или CALL (вызвать). Язык ассемблера однозначно связан с машинным кодом. Это значит, что каждый оператор языка ассемблера соответствует одной команде машинного кода.

Какое отношение имеет язык ассемблера к языкам высокого уровня, таким как C++ или Java? Языки высокого уровня, такие как C++ или Java, не имеют однозначного соответствия с языком ассемблера и, следовательно, с машинным кодом. Например, один оператор языка C++ транслируется в несколько операторов языка ассемблера или несколько машинных команд. Давайте посмотрим, как происходит процесс трансляции оператора языка C++ в машинный код. Поскольку анализировать двоичный машинный код очень трудно, вместо него мы рассмотрим эквивалентные операторы языка ассемблера. В приведенном ниже операторе языка C++ выполняются две арифметические операции и полученный результат присваивается переменной. Предположим, что существуют целочисленные переменные X и Y:

X = (У + 4) 3;

В результате трансляции получится приведенный ниже набор ассемблерных команд. Обратите внимание, что одному оператору языка высокого уровня соответствует несколько команд языка ассемблера, так как последний однозначно связан с машинным кодом:

mov еах, У; Загрузить значение переменной Y в регистр ЕАХ

add eax,4; Прибавить число 4 к регистру ЕАХ

mov ebx,3; Загрузить число 3 в регистр ЕВХ

imul ebx; Умножить содержимое регистра ЕАХ на содержимое ЕВХ

mov Х, еах; Переслать содержимое регистра ЕАХ в переменную X

С точки зрения программиста регистры - это обычные переменные, которым присвоены стандартные имена, находящиеся внутри центрального процессора. Обычно регистры используются в качестве одного из операндов при выполнении команд процессором.

С помощью этого примера мы вовсе не хотели показать, что язык C++ "лучше" или что он мощнее языка ассемблера. Нашей целью было продемонстрировать, как один оператор языка высокого уровня порождает несколько команд языка ассемблера. Как вы уже знаете, язык ассемблера однозначно связан с машинным кодом. Последний состоит из набора чисел, с помощью которых закодированы выполняемые процессором действия.

Являются ли программы на языке ассемблера переносимыми? Важным отличием языка ассемблера от языков высокого уровня является то, что написанные на нем программы не являются переносимыми. Говорят, что язык программирования является переносимым {portable), если написанные на нем программы можно скомпилировать и запустить на разных компьютерных платформах. Например, программы, написанные на языке C++, Moiyr быть скомпилированы и запушены практически на любом компьютере и п любой операционной системе при условии, что в них не используются вызовы библиотечных функций, характерные для конкретной операционной системы. Основным отличием языка Java является то, что написанные на нем программы после компиляции могут выполняться в любой компьютерной системе, для которой существует реализация виртуальной машины Java.

Учитывая изложенные выше моменты, язык ассемблера не может быть переносимым по определению, поскольку он тесно связан с архитектурой процессоров определенного семейства. Таким образом, на сегодняшний день существует несколько совершенно разных языков ассемблера. Каждый из них привязан либо к конкретному семейству процессоров, либо к конкретной архитектуре компьютера. Среди них можно выделить семейство процессоров Motorola 68x00, Intel IA-32, SUN Sparc, VAX и IBM-370. Команды в языке ассемблера соответствуют командам конкретного процессора. Например, язык ассемблера, рассмотренный в этой книге, предназначен для программирования только процессоров Intel, принадлежащих семейству 1А-32.

Зачем изучать язык ассемблера? А если взять хорошую книгу, в которой описана архитектура конкретного компьютера и структура его процессора? Неужели она не заменит это описание программирования на языке ассемблера?

Я уверен, что вы связаны с написанием программ для встраиваемых компьютерных систем. Подобные программы обычно пишут на языках С, Java или ассемблере, после чего полученный машинный код записывают в запоминающее устройство (постоянное или перепрограммируемое) микроконтроллера. Затем сам микроконтроллер устанавливают в управляемое им устройство. В качестве примера встраиваемых устройств можно привести системы питания и зажигания автомобилей, системы управления кондиционерами, охранные системы, системы управления полетами, электронные записные книжки, модемы, принтеры и другие "умные" устройства, содержащие встроенный микропроцессор.

В большинстве специализированных игровых приставок к программам предъявляются довольно жесткие требования к объему используемой в них памяти и к быстродействию самих программ. Все это требует высокой степени оптимизации этих программ как по скорости, так и по используемой ими памяти. Поэтому программисты, занимающиеся написанием кода для таких приставок, должны учитывать особенности их аппаратного обеспечения. В подобных ситуациях они часто в качестве средства разработки выбирают язык ассемблера, поскольку он позволяет им получить полный контроль над процессом создания машинного кода.

Для прикладного программиста язык ассемблера поможет преодолеть ограничения, накладываемые используемым ими языком высокого уровня в плане выполнения определенных типов операций. Например, в языке Microsoft Visual Basic обработка строковых данных выполняется крайне неэффективно. Поэтому для выполнения операций со строками, такими как шифрование данных и обработка битовых строк, программисты обычно используют подпрограммы, написанные на языке C++ или ассемблере и размешенные в DLL (Dynamic Link Libraries, или динамически загружаемые библиотеки).

Если вы связаны с разработкой специализированного оборудования, то наверняка вам придется написать драйвер устройства, управляющий работой того оборудования, которое выпускает ваша фирма. Драйверы устройств (device drivers) - это низкоуровневые системные программы, напрямую взаимодействующие с обслуживаемыми ими устройствами. В задачу драйвера входит преобразование обобщенных запросов, посылаемых операционной системой на конкретное устройство, в последовательность низкоуровневых команд, характерных для данного конкретного устройства. Например, производители принтеров комплектуют каждое выпускаемое ими устройство отдельными драйверами для каждой из поддерживаемых операционных систем, таких как Microsoft Windows, Mac OS, Linux и др.

Существуют ли какие-либо правила в языке ассемблера? Да, конечно, в языке ассемблера приняты несколько правил, обусловленные внутренней физической структурой самого процессора и его системой команд. Например, два операнда, используемые в одной команде, должны иметь одинаковый размер. Тем не менее, в языке ассемблера гораздо меньше правил, чем, например, вС++.

В программах на языке ассемблера можно легко обойти любые ограничения, принятые в языках высокого уровня. Например, в языке C++ не разрешается присваивать значение указателя одного типа указателю другого типа. Как правило, в этом ограничении нет ничего плохого, поскольку оно позволяет избежать логических ошибок в программах.

Опытный программист может найти способ, как преодолеть это ограничение, однако полученный в результате код будет слишком сложным. В отличие от C++, язык ассемблера не накладывает никаких ограничений относительно указателей. Здесь операции присваивания значений указателям целиком и полностью определяются программистом.

Естественно, что цена такой свободы чрезвычайно высока: программист тратит очень много времени на отладку ассемблерных программ на уровне машинного кода.

Лабораторная работа № 1
Ознакомление с работой эмулятора Emu8086

Цель работы: ознакомление со структурой учебной микроЭВМ (эмулятора Emu8086), органами управления и режимами ее работы.

1. Краткие теоретические сведения

1.1 Структура ассемблерной программы

Каждый язык программирования имеет свои особенности. Язык ассемблера - не исключение. Традиционно первая программа выводит приветственное сообщение на экран `Hello World'.

В отличие от многих современных языков программирования в ассемблерной программе каждая команда располагается на ОТДЕЛЬНОЙ СТРОКЕ. Нельзя разместить несколько команд на одной строке. Не принято, также, разбивать одну команду на несколько строк.

Язык ассемблера является РЕГИСТРОНЕЧУВСТВИТЕЛЬНЫМ.Т. е. в большинстве случаев нет разницы между большими и малыми буквами. Команда может быть ДИРЕКТИВОЙ - указанием транслятору. Они выполняются в процессе превращения программы в машинный код. Многие директивы начинаются с точки. Для удобства чтения программы они обычно пишутся БОЛЬШИМИ БУКВАМИ. Кроме директив еще бывают ИНСТРУКЦИИ - команды процессору. Именно они и будут составлять машинный код программы.

Нужно отметить, что понятие "машинного кода" очень условно. Часто оно обозначает просто содержимое выполняемого файла, хранящего кроме собственно машинных команд еще и данные. В нашем случае это будет текст выводимого сообщения "Hello".

1.2 Особенности создания ассемблерной программы в среде DOS средствами TASM и MASM

Язык ассемблера является самым низкоуровневым языком программирования.Т. е. он ближе любых других приближен к архитектуре ЭВМ и ее аппаратным возможностям, позволяя получить к ним полный доступ. В отличие от языков высокого уровня (ЯВУ) ассемблерная программа содержит только тот код, который ВВЕЛ ПРОГРАММИСТ. Никаких дополнительных "обвязок". Вся ответственность за "логичность" кода ПОЛНОСТЬЮ лежит на узких плечах ПРОГРАММИСТА.

Простой пример. Обычно подпрограммы заканчиваются командой возврата. Если ее не задать явно, транслятор все равно добавит ее в конец подпрограммы. Ассемблерная подпрограмма без команды возврата НЕ ВЕРНЕТСЯ в точку вызова, а будет выполнять код, следующий за подпрограммой, как-будто он является ее продолжением. Еще пример. Можно попробовать "выполнить" данные вместо кода. Часто это лишено смысла. Но если программист это сделает, транслятор промолчит. Язык ассемблера позволяет делать все! Тут нет НИКАКИХ ограничений. Но с другой стороны это часто является источником ошибок.

Эти особенности приводят к тому, что ассемблерные программы часто "подвешивают" компьютер, особенно у начинающих программистов.

Выделим три разновидности "зависания" по способу борьбы с ним.

Простое - для выхода из него достаточно нажать Ctrl+Break или Ctrl+C (сначала нажимается клавиша Ctrl и, НЕ ОТПУСКАЯ ее, нажимается вторая клавиша - C или Break; отпускаются в обратном порядке). Программа при этом аварийно завершается выходом в DOS.

Мягкое - машина не реагирует на Ctrl+Break, но клавиатура "дышит".Т. е. при нажатии на клавиши, типа NumLock, моргают соответствующие светодиоды. В этом случае машину нужно будет перегрузить, нажав Ctrl+Alt+Del. В среде Windows нужно просто "убить" сеанс, закрыв окно.

Жесткое - машина никак не реагирует на клавиатуру и не воспринимает комбинацию Ctrl+Alt+Del. В этом случае поможет аппаратный сброс при помощи кнопки "Reset", расположенной на передней панели системного блока. Не нужно ВЫКЛЮЧАТЬ и включать ЭВМ. Вы как будущие разработчики аппаратуры должны знать, что она выходит из строя в основном при включении и выключении.

1.3 Процесс обработки программы на языке ассемблера

Из-за своей специфики, а также по традиции, для программирования на языке ассемблера нет никаких сред-оболочек типа Turbo C, Turbo Pascal и т.д. Тут приходится пользоваться "утилитами командных строк", как 30 лет назад. Весь процесс технического создания ассемблерной программы можно разбить на 4 шага (исключены этапы создания алгоритма, выбора структур данных и т.д.).

Набор программы в текстовом редакторе и сохранение ее в отдельном файле. Каждый файл имеет имя и тип, называемый иногда расширением. Тип в основном используется для определения назначения файла. Например, программа на C имеет тип C, на Pascal - PAS, на языке ассемблера - ASM.

Обработка текста программы транслятором. На этом этапе текст превращается в машинный код, называемый объектным. Кроме того, есть возможность получить листинг программы, содержащий кроме текста программы различную дополнительную информацию и таблицы, созданные транслятором. Тип объектного файла - OBJ, файла листинга - LST. Этот этап называется ТРАНСЛЯЦИЕЙ.

Обработка полученного объектного кода компоновщиком. Тут программа "привязывается" к конкретным условиям выполнения на ЭВМ. Полученный машинный код называется выполняемым. Кроме того, обычно получается карта загрузки программы в ОЗУ. Выполняемый файл имеет тип EXE, карта загрузки - MAP. Этот этап называется КОМПОНОВКОЙ или ЛИНКОВКОЙ.

Запуск программы. Если программа работает не совсем корректно, перед этим может присутствовать этап ОТЛАДКИ программы при помощи специальной программы - отладчика. При нахождении ошибки приходится проводить коррекцию программы, возвращаясь к шагу 1. Таким образом, процесс создания ассемблерной программы можно изобразить в виде следующей схемы. Конечной целью, напомним, является работоспособный выполняемый файл HELLO. EXE.

Страницы: 1, 2, 3

© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.