1 Asembler i koncepcja von Neumanna(c) Jerzy Nawrocki Wykład 4 Wprowadzenie do informatyki Wykład 6 Asembler i koncepcja von Neumanna Copyright, 2004 © Jerzy R. Nawrocki Wprowadzenie do informatyki

2 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaPlan wykładu Prosty program DEBUG Arytmetyka heksadecymalna Liczby ujemne Koncepcja von Neumanna Rozkazy skoku J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

3 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaProsty program Rejestry AX 3 BX CX 7 DX 1 SI 8 DI 2 C int ax, bx, cx, dx, si, di; J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

4 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaProsty program Instrukcja C ADD p, z p = p + z ax = ax + bx + 2 add ax, bx add ax, 2 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

5 Struktura najprostszego programuProsty program Struktura najprostszego programu Czasami najwięcej rzucają cienia właśnie wyjaśnienia. Dlaczego tak? code segment assume cs: code start: instrukcje code ends end start J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

6 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaProsty program Przykład programu ax = ax + bx + cx prog segment assume cs: prog start: add ax, bx add ax, cx int 3 prog ends end start Koniec pracy J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

7 Kompilacja – pierwszy krok Zapisz program w pliku prog.asmProsty program Kompilacja – pierwszy krok Zapisz program w pliku prog.asm J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

8 Uproszczony schemat kompilacjiProsty program Uproszczony schemat kompilacji prog.obj MASM LINK prog.exe prog.asm prog.lst J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

9 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaProsty program Kompilacja - MASM Polecenie Błędy Ostrzeżenia J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

10 Kompilacja – Listing kompilacjiProsty program Kompilacja – Listing kompilacji prog.lst Numer wiersza Adres względny Tekst programu Kod przekładu J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

11 Nieistotne ostrzeżenieProsty program Kompilacja - LINK Polecenie Nieistotne ostrzeżenie J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

12 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaProsty program Uruchomienie - DEBUG J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

13 Najważniejsze komendyDEBUG Najważniejsze komendy R rejestr (Register) G (Go) Q (Quit) J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

14 Tekst programu raz jeszczeprog segment assume cs: prog start: add ax, bx add ax, cx int 3 prog ends end start J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

15 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaDEBUG - przykład sesji - rax AX 0000 : 1 - rbx BX 0000 2 : Wynik - rcx CX 0005 : 3 - g AX=0006 BX=0002 CX=0003 DX=0000 SP=0000 DS=198C ES=198C SS=199C CS=199C IP=0004 199C:0004 CC INT 3 - q Nast. instrukcja J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

16 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaDEBUG - przykład sesji MS DOS DEBUG MS DOS J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

17 Częściowe podsumowanieHura! Ale to proste! Umiemy już: napisać program, skompilować go, uruchomić. J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

18 Arytmetyka heksadecymalnaCyfry 0 do 9 A B C D E F J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

19 Arytmetyka heksadecymalnaSystem dziesiętny 12310 1*102 + 2* 101 + 3* 100 = J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

20 Arytmetyka heksadecymalnaSystem szesnastkowy 12316 1*162 + 2* 161 + 3* 160 = = 29110 1216 = 1* *160 = = 1810 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

21 Arytmetyka heksadecymalnaDodawanie metodą pośrednią 28F16 + 37F16 + 155010 11 2* * 65510 3* * 89510 60E16 6* * J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

22 Arytmetyka heksadecymalnaDodawanie metodą bezpośrednią F16 + F16 = = 3010 3010 : 1610 = 1 reszta 1410= 1 reszta E16 1 28F + 37F E J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

23 Arytmetyka heksadecymalnaDodawanie metodą bezpośrednią = = 1610 1610 : 1610 = 1 reszta 010= 1 reszta 016 11 28F + 37F 0E J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

24 Arytmetyka heksadecymalnaDodawanie metodą bezpośrednią = = 610 610 : 1610 = 0 reszta 610= 0 reszta 616 011 28F + 37F 60E J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

25 Arytmetyka heksadecymalnaax = bx + cx prog segment assume cs: prog start: mov ax, bx add ax, cx int 3 prog ends end start MOV c, z move c = z C J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

26 Arytmetyka heksadecymalnaax= bx + cx 011 28F + 37F 60E J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

27 Arytmetyka heksadecymalnaax = bx - cx prog segment assume cs: prog start: mov ax, bx sub ax, cx int 3 prog ends end start subtract SUB c, z C c = c - z J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

28 Arytmetyka heksadecymalnaax = bx - cx A czy można tak? prog segment assume cs: prog start: sub bx, cx mov ax, bx int 3 prog ends end start J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

29 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaLiczby ujemne Uzupełnienie do 2 b jeśli b  0 2n - |b| jeśli b < 0 kod (b) = n bitów daje przedział: [-2n-1 , 2n-1 - 1] J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

30 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaLiczby ujemne 4 bity kod(b) 15 b 7 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

31 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaLiczby ujemne 3 bity Liczba Kod 23 - |b| J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

32 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaLiczby ujemne 16 bitów FFF FFFF 1111 FFFF + 2 0001 -1 + 2 1 = J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

33 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaLiczby ujemne ax= bx + cx 1111 FFFF + 2 0001 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

34 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaLiczby ujemne Zmiana znaku 5  -5 -7  7 0  F 1  E 2  D 3  C 4  B 5  A 6  9 7  8 F - cyfra 1. Zaneguj bity (0 1, 1 0) 2. Dodaj 1 FFFF = -1 0000 0001 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

35 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaLiczby ujemne Zmiana znaku 0  F 1  E 2  D 3  C 4  B 5  A 6  9 7  8 1. Zaneguj bity (0 1, 1 0) 2. Dodaj 1 F - cyfra 0002 FFFD FFFE = -2 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

36 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaLiczby ujemne ax = - ax prog segment assume cs: prog start: neg ax int 3 prog ends end start NEG c negation C c = -c J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

37 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaLiczby ujemne ax = - ax J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

38 Koncepcja von NeumannaJohn Luis von Neumann Ur.: w Budapeszcie Zm.: w Waszyngtonie 1930: Princeton University 1933: Institute for Advanced Studies J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

39 Koncepcja von NeumannaDwie fazy: 1. Ściąganie rozkazu i jego dekodowanie 2. Wykonanie rozkazu Specjalny rejestr (licznik rozkazów) pokazuje następny rozkaz do wykonania. J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

40 Koncepcja von NeumannaPrzykładowe kody rozkazów Kod Rozkaz Przykład 1 MovRegCon(R, C) R1  1 2 MovRegReg(Rd, Rs) R2  R1 3 AddRegReg(Rd, Rs) R1  R1+R2 4 SubRegReg(Rd, Rs) R2  R2–R1 5 NegReg(R) R2  - R2 6 Int(C) J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

41 Koncepcja von Neumannaax = bx - cx prog segment assume cs: prog start: mov ax, bx sub ax, cx int 3 prog ends end start 2 0 1 4 0 2 6 3 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

42 Koncepcja von Neumannaax = bx - cx 10 2 MovRegReg ax ax bx cx 1 bx 5 3 13 4 SubRegReg ax 10 2 cx 16 6 Int Licznik rozkazów 3 1. Ściągnięcie rozkazu z pamięci 18 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

43 Koncepcja von Neumannaax = bx - cx 10 2 MovRegReg ax ax bx cx 1 bx 5 3 13 4 SubRegReg ax 13 2 cx 16 6 Int Licznik rozkazów 3 1a. Ustawienie licznika na następny rozkaz 18 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

44 Koncepcja von Neumannaax = bx - cx 10 2 MovRegReg ax ax bx cx 1 bx 5 3 13 4 SubRegReg ax 5 13 2 cx 16 6 Int Licznik rozkazów 3 2. Wykonanie rozkazu 18 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

45 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaRozkazy skoku Skoki warunkowe SF ZF . . . PSW C CoMPare CMP c, z JLE e . . . e: if (c > z) { . . . } Jump if Less or Equal J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

46 Skoki warunkowe - przykładRozkazy skoku Skoki warunkowe - przykład ax = min {bx, cx} mov ax, bx cmp ax, cx jle ok mov ax, cx ok: int 3 ax = bx; if (ax > cx) { ax = cx; } J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

47 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaRozkazy skoku Skoki warunkowe C jump if equal JE e if (c != z) ... jump if not greater JNE e if (c == z) ... jump if not less JNL e if (c < z) ... jump if greater JG e if (c <= z) ... jump if less JL e if (c >= z) ... J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

48 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaRozkazy skoku Skok bezwarunkowy C pocz: CMP c, z JNE kon . . . JMP pocz kon: while (c == z) { . . . } c = z . . . Tak Nie jump J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

49 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaRozkazy skoku Skok bezwarunkowy C CMP c, z JNL els ins1 JMP kon els: ins2 kon: if (c > z) { ins1 } else { ins2 } c = z ins1 Tak Nie ins2 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

50 Skok bezwarunkowy - przykładRozkazy skoku Skok bezwarunkowy - przykład ax = nwd {ax, bx} ax  bx ax > bx ax=ax-bx bx=bx-ax Tak Nie while (ax != bx) { if (ax > bx){ ax-= bx; }else{ bx-= ax; } J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

51 Skok bezwarunkowy - przykładRozkazy skoku Skok bezwarunkowy - przykład ax := nwd {ax, bx} whi: cmp ax, bx je kon jle els sub ax, bx jmp od els: sub bx, ax od: jmp whi kon: int 3 while (ax != bx) { if (ax > bx){ ax-= bx; }else{ bx-= ax; } J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

52 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaPodsumowanie Rejestr - rodzaj zmiennej DEBUG - interfejs z użytkownikiem Reprezentacja heksadecymalna Pisanie programów w języku asemblera jest trudniejsze niż w języku wysokiego poziomu Wreszcie! J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

53 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaLiteratura J.Nawrocki, Programowanie komputerów IBM PC w języku asemblera metodą systematyczną, WPP, 1991.  J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna

54 J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von NeumannaOcena wykładu 1. Wrażenie ogólne? (1 - 6) 2. Zbyt wolno czy zbyt szybko? 3. Czy dowiedziałeś się czegoś ważnego? 4. Co poprawić i jak? J.Nawrocki, Asembler i koncepcja von Neumanna