Wykład 6

Wsparcie makroasemblera dla budowy

blokowej

Bloki programu

Mechanizmy organizujące bloki

Działanie asemblera/loadera/linkera

Organizowanie bloków w procesorach z segmentacją

• Metoda organizowania pamięci odpowiadająca sposobowi

korzystania z pamięci przez programistę

• program jest zestawem bloków (segmentów). Blok jest

jednostką logiczną:

program

główny

procedura/y

funkcja/e

obiekt/y

zmienne lokalne

zmienne globalne

blo

k wspólny

stos

tablice

Segmenty programu

łatwiej zapewnić współdzielenie kodu i
ochronę danych

1

3

2

4

1

4

2

3

przestrzeń „użytkownika”

fizyczna przestrzeń pamięci

Segmenty/bloki programu

Segmenty/bloki programu

Współdzielenie segmentów/bloków programu

Bity dostępu przypisane
do segmentów – ochrona
i współdzielenie na
poziomie segmentów

Środki programowania

• definiowanie segmentów programu + nadawanie cech
związanych z tłumaczeniem segmentów

• przekształcanie segmentów:

-

grupowanie, scalanie, ustalanie kolejności

• kształtowanie pliku wynikowego

język asemblera

asembler i konsolidator

Środki programowania

• architektury

nie stosujące segmentacji pamięci

-

mechanizmy języka asemblera;

- ochrona

– realizowana programowo

• architektury

z segmentacją pamięci

-

odwzorowanie segmentów w programie w segmenty

pamięci „rozpoznawane” przez procesor

-

ochrona realizowana sprzętowo

Zależność od architektury procesora

blok 0

blok 1

blok 2

blok 0

blok 1

blok 2

program źródłowy

blok 0

blok 1

blok 2

bloki programu

Bloki/segmenty programu

Odnoszą się do fragmentów programu, które mogą być

docelowo uporządkowane inaczej w kodzie wynikowym

niż występują w programie źródłowym

• Pola danych umieszczone w pobliżu korzystających

z nich instrukcji

• stanowiące procedury fragmenty umieszczone w

tekście programu głównego

main

function

data

blok 0

blok 1

blok 2

program źródłowy

asemblacja

Bloki programu - asembler

• Asembler grupuje części kodu/danych, które są rozproszone w

programie źródłowym, a posiadają ten sam charakter

– Korzyści:

• Grupowanie zapewnia oszczędność miejsca i krótszy kod

• Dzięki tej funkcjonalności – związane ze sobą dane i kod

w

programie źródłowym

mogą być umieszczone blisko siebie, dla

lepszej czytelności i panowania nad programem

Bloki programu

Blok 1

Blok 2

Blok 1

Blok 3

Bloki programu

Dyrektywa USE:

USE [blockname]

ominięcie pola danych

Kolejność w pliku wynikowym:
1, 3, 2, 4

T

u zaczyna się blok domyślny

Bloki programu (przykład)

Użyj bloku CBLKS

4096 bajtów

Użyj bloku CDATA

Blok

domyślny

Blok „CDATA”

Blok „CBLKS”

Bloki programu (przykład cd)

Użyj domyślnego bloku

Użyj bloku CDATA

Blok

domyślny

Blok

„CDATA”

Użyj domyślnego bloku

Blok domyślny (bez nazwy) zawiera instrukcje wykonywalne

Blok CDATA zawiera pojedyncze dane (jedno-

kilka słów)

Blok CBLKS zawiera dane blokowe (tablice)

Użyj bloku CDATA

Bloki programu (przykład cd)

Blok

domyślny

Blok

„CDATA”

• asembler logicznie rearanżuje bloki grupując składowe

• rezultat – odpowiada wynikowi przepisania programu do

postaci, w której występują zwarte segmenty

Bloki programu – zadanie asemblera

..........

CDATA

CBLKS

asemblacja

•

Asembler używa wielu liczników programu

– dyrektywa

USE

•

Dyrektywy wyróżniają sekcje, które zostaną załadowane w różne

obszary pamięci

•

I przejście asemblera

– Każdy blok programu – odrębny LC
– Każda etykieta w bloku –

adres względny

w stosunku do

początku bloku

– Na zakończenie I przejścia, końcowa dla bloku wartość LC =

długość bloku

– Asembler może przypisać każdemu blokowi adresy

początkowe w pliku wynikowym

•

II przejście asemblera

– Adres każdego symbolu może być wyliczony poprzez

sumowanie adresu początkowego bloku z

adresem względnym

symbolu

Bloki programu – zadanie asemblera

nie stosowane, gdy segmenty pamięci

Grupowanie bloków przez asembler

adr wzgl nr bloku

Grupowanie bloków przez asembler

adr wzgl nr bloku

• asembler „wewnętrznie” rearanżuje kod i dane w zwarte

bloki

• kod generowany do pliku wynikowego nie musi być

fizycznie przeorganizowany

– wystarczy, że asembler

wpisze właściwy adres początkowy dla każdej sekcji

Przykład zawartości pliku wynikowego

Bloki programu – asembler/loader

Bloki programu – zadanie loadera

dane

zainicjalizowane

dane

zainicjalizowane

Dodatkowe korzyści:

nie ma potrzeby
generowania kodu dla
tych 2 bloków –
wystarczy zarezerwować
miejsce w pamięci

Bloki programu – korzyści z grupowania

4096 b

Bloki programu – korzyści z grupowania

Dodatkowe korzyści:

duże bloki danych poza
obszarem kodu programu
-

można zastosować

krótsze skoki

Bloki programu dla procesorów wspierających

segmenty pamięci

(ukryte)

Dostęp do danych z różnych segmentów
wymaga zmiany (częste?) zawartości
rejestru segmentowego



grupować

dane w segmentach

nazwa

SEGMENT

[[READONLY]] [[align]] [[combine]] [[use]] [[

‘class’]]

……………..
....................
nazwa

ENDS

Nazwa

: umożliwia grupowanie części segmentu

(każde kolejne użycie tej samej nazwy = kontynuacja
segmentu) i określenie adresu

Segmenty

nazwa

SEGMENT

[[READONLY]] [[

align

]] [[combine]] [[use]] [[

‘class’]]

BYTE, ALIGN(n), WORD, DWORD, PARA, PAGE

Segmenty

BYTE

2 4 16 256

WORD, DWORD, PARA, PAGE

nazwa

SEGMENT

[[READONLY]] [[align]] [[

combine

]] [[use]] [[

‘class’]]

PUBLIC, STACK, COMMON, ATaddress, PRIVATE

Segmenty

Określa porządek wpisywania segmentów z

tą samą nazwą

do

pliku wynikowego

PUBLIC, STACK

– przed wpisaniem

do pliku wynikowego

składowe segmentu są scalane; (STACK pozwala
zainicjalizować rejestr SS)

PRIVATE

–

w pliku wynikowym

składowe segmentu nie są

scalone

nazwa

SEGMENT

[[READONLY]] [[align]] [[combine]] [[use]] [[

‘class’

]]

‘CODE’, ‘STACK’, ‘DATA’,
‘CONST’

Segmenty

Określa kolejność postępowania

przez konsolidator

z

segmentami o różnych nazwach

(1) asembler łączy wszystkie segmenty PUBLIC o tej samej nazwie

(2) po złączeniu wpisuje do pliku wyjściowego w kolejności, jak w
programie źródłowym (z adresem początkowym pierwszego
składnika segmentu)

(3)

konsolidator

rearanżuje segmenty. Zaczyna od pierwszego

segmentu w pliku, następnie szuka segmentu o tej samej klasie i
konsoliduje go, wpisując jako kolejny do pliku .EXE

(4) powtarza kroki dla następnych klas

Segmenty - grupowanie

nazwa

SEGMENT

[[

READONLY

]] [[align]] [[combine]] [[

use

]] [[

‘class’]]

USE16, USE32, FLAT

Segmenty

Określa, czy generowany kod
ma odpowiadać 16, czy 32-
bitowym przesunięciom

-

wywołania procedur, powroty

-skoki

asembler wykaże błąd, gdy
napotka instrukcję
zapisującą do segmentu

nie zabezpiecza

przed

zapisaniem w trakcie
wykonania programu

READONLY

Typowe definiowanie segmentów

...............zmienne

...............instrukcje

obszar stosu

Segmenty

W procesorze rejestry segmentów np. : CS (+ FS), DS (+ GS), SS, ES.

Użytkownik odpowiedzialny za załadowanie właściwych wartości do
rejestrów segmentowych.

Przykład:

PROG

SEGMENT

ASSUME

CS:

PROG

START

:

ADD

AX, BX

ADD

AX, CX

INT 3

PROG

ENDS

END

START

Procesory z segmentacją pamięci

Segmenty

Dyrektywa ASSUME:

ASSUME segreg:segloc

Asembler wylicza przesunięcia, które wraz z zawartością rej. segment.
określają pełny adres zmiennej symbolicznej.

Przesunięcia do danych

z innego, niż bieżący, segmentu poprzedza „adresem” tego segmentu

Dyrektywa informuje asembler jaką wartość rej. segment. ustalił
użytkownik. Nie generuje kodu ML!

ASSUME zwykle nie potrzebna dla CS (CS automatycznie przypisany
do bieżącego segmentu programu

nazwa segmentu lub grupy

(równoważne wyrażenie)

Segmenty - ASSUME

Program omija wpis do rejestru
segmentowego; dostęp do danych

błędnie

wykonany zostanie w segmencie

DSEG1 (z przesunięciami jak do
segmentu DSEG2)!

Segmenty - ASSUME

Dobra praktyka:

umieść ASSUME przed procedurą

.... jeśli tu następna procedura poprzedź ją dyrektywą ASSUME

Używaj nazw w postaci:

DS1:variable

Grupowanie segmentów

Rozmieszczenie w pamięci

Instrukcja początkowa programu

Dyrektywa END:

END symbol

Etykieta instrukcji startowej

Przykład