汇编语言的艺术组合语言的艺术1准备工作.docx
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汇编语言的艺术组合语言的艺术1准备工作
汇编语言的艺术(组合语言的艺术)--准备工作
第一节 系统
一、系统之选择
只因真正瞭解电脑的人太少,迷信名气的结果,使得 IBM PC/AT占有了市场。
为求电脑普及应用,我们唯有因陋就简,针对 IBM PC/AT及其兼容系统,作进一步的分析和说明。
尽管使用 80486 CPU的微电脑已问世,我个人认为以其造价及功能而言,并不符合效率法则。
在从事艺术工作的立场,价值的高低,与所采用的材料没有绝对的关系。
更何况我们正要证明,利用组合语言的制作技巧,能够使功能不高的微电脑发挥最大的边际效益。
故本书仅以8088 CPU指令为研讨对象,至于程式应用在什么机型,就不在本书的考虑范围内了。
二、目录及磁盘
假定读者为有经验的程式师,且电脑为 IBM PC/XT/AT。
则在着手制作程式之初,应该先将系统准备妥当。
即所谓「工欲善其事,必先利其器」,如果未能注意到下面所提的细节,仅仅制作一、两个程式尚可应付。
待工作量一大,程式渐渐增多,不是某些程式找不到,就是找到了也不能一目瞭然。
结果是心烦意躁,马马虎虎,另外再写一个,勉强应付了事。
硬盘空间较大,应行注意的事相对的也较多。
首先应妥善规划好目录及子目录的分类及应用方式,否则每当要找一个档案时,往往有大海捞针之叹。
再不然,在修改程式时,如果将不同的版本放在一起,一定会张冠李戴,错误百出。
每位程式师都应该有自己的目录,而且每个不同的整套档案都应有不同的子目录,这样方能明确的分辨以及应用。
而最有效率的方法是,在每一子目录中,档案数不宜太多,且仅存放在同一工作项目下所需要的程式。
一旦硬盘坏了,所有贮存资料均将付诸流水。
为了安全,一定要用软盘备份。
最好每天复制一次,虽然每次复制,相当麻烦,但是万一程式被毁坏,那种损失是无从估计的。
最好的方法,是制作一个专门复制的工具,一般用 .bat 应用程式,每天工作完毕,只要执行一次即可。
三、应用工具
程式写作是为了控制电脑运作,应用工具则是将程式师的观念和理解转化为能够连续执行的指令。
因此,市面上的应用工具虽多,却不见得对程式的写作有所助益。
下面列了几种,只要运用纯熟,绝对够用了。
程式写作:
EDLIN ,PE II,WS等。
程式编译:
masm.exe
早期 (1.25) 版本容许较多的「外界标题」,即external label,但该版本仅限用于8088指令,较宜大型程式处理。
4.0 以前的版本,于档案开始时,可用.xcref以产生标题及缓冲器的位址对照表。
但后期的版本会发生错误,不能再用。
程式联接:
link.exe
早期的版本对 segment public 'xxxx' 有些规定,但 3.0以后,除了对code及 data 有效外,其他如 byte 及 word 等皆无作用。
程式侦错:
debug.exe 或 symdeb.exe 及 mapsym.exe
后两者为套件,必须另购。
其优点为在侦错过程中,可以使用原程式中的标题名称,且可设「断点」等,侦错方便,功能较强。
系统处理:
pctools.exe 是 dos下很有用的工具,可以作档案管理,也可用来直接修改程式机器码。
此外,连机时可以用ll.exe 或xtalk.exe等。
尤其是系统程式的侦错,经常需要用联机的方式,以另一台微电脑作为监视器。
这些工具应统一放在 \dos 子目录中,且须在系统之自动执行程式(autoexec.bat)里,先设妥优先通道(path)如:
1:
PATH=\DOS;
是则,不论在哪一个子目录中,前述之工具皆可使用。
四、简化名称
前述各种工具,在程式侦错过程中使用频繁,为了应用上的方便,如果能少输入一些字符,不仅节省时间,且可避免错误。
令用者在惯性反应下,得以集中精神,思考其他细节。
简化名称是最简单的方法,最好只用一个字母,由于长度相等,其后面的档案名称,就可以利用系统所提供的“F3”「复制上行」功能,不必再行输入。
是以:
改为
masm.exe 改为 m.exe
link.exe 改为 l.exe
debug.exe 改为 d.exe
symdeb.exe 改为 s.exe
例如:
在完成一个程式后,若要汇编,只要改第一个字母即可。
c:
\>e myfile.asm ( 原来在系统中输入的字符 )
此时仅输入“M”,再按“F3”键,立即变为:
c:
\>m myfile.asm
此外,如不需 .lst 等档案,则再加一“;”即可。
c:
\>m myfile.asm;
“L”及“D”等同样都可依循上面的方法,看来是雕虫小技,但实际上所节省的时间及精力却不同凡响。
五、参考资料
除专门性的资料外,程式师应该备妥各种有关输出、入,各种周边设备的参考资料或手册等,以便随手查阅。
最重要的是软件参考手册 MS-DOS Software Reference,其中有各种中断命令的使用规格。
唯应注意的,是有一些中断功能与IBM BIOS相同,我建议读者不要使用这些中断,因其调用过程中,要借道BIOS,会使速度减慢。
其次为 IBM Programmer's Manual 的BIOS中断规格, 是处理所有周边设备必需的工具。
正因为它涉及周边设备,在设计中文系统时,输出入、显示及列印等功能都有待修改,这本手册更须彻底瞭解。
此外还有键盘的输入码表,也是编程必备的资料,本书附录三即为简要的码表介绍。
如果是编写应用程式,上述的资料已足够应付,但若涉及系统,则尚需瞭解系统的记忆空间安排,下表为 IBM微电脑的记忆区结构。
各种厂牌设计理念虽有差别,但大同小异。
系统段 位 址 机 能 用 途
┌──────────────┐
0000 0000H │中断调用表 │
├──────────────┤
0000 0500H │DOS 及系统操作区 │
├──────────────┤
0000 4C00H │周边控制程式 │
├──────────────┤
0000 5400H │COMMAND 运用 │
├──────────────┤
0000 0E0A0H │使用者操作空间 │
├──────────────┤
000A 0000H │萤幕缓冲区(VGA) │
├──────────────┤
000B 0000H │萤幕缓冲区(CGA,EGA) │
├──────────────┤
000C 0000H │EMS 记忆体扩充区 │
├──────────────┤
000F 0000H │ROM BIOS 程式区 │
└──────────────┘
上述之系统段,调入段暂存器中时,原来的 000AH应该是0A00H,余同。
又使用者操作空间的起始点,因各家设计而异。
第二节 应用工具的制作
一、联接目标档(OBJ Files)
程式完成以后,相互间的联结,越大越难,有时是结构的改变,有时是档名的变动。
不论什么因素,在在都需要加以维护,而且对工作效率关系重大。
因此,需先建立一个 do.bat 的执行档,其内容为:
1:
LINK/M @XXXX
此 XXXX 为一记录档,其中记载所有需联结的目标档名,如果有任何异动,直接更改此档即可。
在联结时,执行 DO 即可。
例如:
要制作 draw.exe 档,已有 dr1.obj .. drn.obj 以及dr-seg.obj 等档,则此 xxxx 档内容应为:
1:
DR-SEG+
2:
dr1+dr2+.. drn
3:
DRAW,DRAW,,
在执行 do 后,如果没有错误,所产生的 draw.exe 以及draw.sym 即可供测试。
也可在第三条后加入:
4:
symdeb (或仅用 s)draw.exe draw.sym
似此,在发展初期,立即可以测试。
如果不需再次联结,将第四条另外作一 .bat 档,随时执行亦可。
另外有一点需要注意的是,为了要让可执行的程式由指定的起点开始,应在原始档 .asm 的结束格式标记‘end ’后,加一起点的标题名称。
此标记不论有多少,联接目标档时,会以第一个找到的标题为唯一的入口。
如果程式很多,参与工作的程式师也多,在分开测试时,经常使用自己的入口,一旦联接在一起,就可能发生错误。
解决的方法是由负责联接的程式师,事先准备好前述XXXX记录档,将带有入口标记的程式放在最前面即可。
当然,将其他程式标记后的标题删除亦可,但不如前法效率高。
二、目标档侦错及工具
在使用 debug时,因为名称简短,用法也简单。
若使用「标题侦错」symdeb.exe则不然,因为首先要生成.map档,测试时,输入文字也较多。
对不断使用的人来说,难免嫌烦。
简化的方法,是先制作执行档:
s.bat 及 sm.bat
s.bat 是专供指定程式侦错用,内容为:
1:
symdeb %1.sym %1.exe
这是指已经有了原档的 .map 时,如果程式刚联接完毕,且在联接档中,没有生成 .map 的语句,则应制作 sm.bat 如下:
1:
mapsym %1.map
使用「标题侦错」工具有很多优点,其功能较 DEBUG强得多。
但是使用者必须注意,需要测试的标题,应该在程式中宣告PUBLIC,否则无法直接跳到该处。
尚有些特殊效果的程式,也应备妥测试的工具,甚至以利用「监视器」的方式,用另外一台电脑来控制。
有一些通讯软件,如 xtalk加上symdeb.exe,通过串行埠(serial port )可以联机调试,其手续如次:
1,先在待调程式的主机上输入通讯指令:
C:
\>MODE COM1:
9600,N,8,1
c:
\>symdeb myfile.exe
2,再于已与主机经串行埠联接的副机上输入:
C:
\>XTALK
进入指令输入状态,再输入:
C:
\>SP
表示设定传输速度,一般多采用9600,但视主机而定。
C:
\>9600
最后,输入操作指令:
C:
\>GO LO
表示用区域网络,即串行埠口。
这时等待联机成功的讯号,见到萤幕上出现“-”,即可 开始侦错。
3,在主机方面,尚要输入:
C:
\>=COM1 ( 或COM2,端视双方的通讯口而定 )
4,至于侦错方式,与利用一台电脑时相同,只是此时在主机上出现的是执行后的结果,而由副机控制侦错步骤。
第三节 分类定义
一、段名(Segment Name)定义
对段名多于一个的程式,最好先有一个定义段的程式,以DRAW为例,假定程式为两段,一为控制程式段,一为绘图程式段。
资料分为三段,一为应用资料,一为参考资料,以及制作资料。
此外还有一资料索引段,合计有六个段。
兹建议,在通用的基础上,简化段名,将段分类如下:
程式段 (CODE SEGMENT) 定名为 CG
资料段 (DATA SEGMENT) 定名为 DG
索引段 (INDEX SEGMENT)定名为 IG
记忆段 (MEMORY SEGMENT) 名为 MG
特设段 (EXTRA SEGMENT)定名为 EG
堆栈段 (STACK SEGMENT)定名为 SG
当各段超过一组时,则再加数字以区分之。
如在 dr-seg.asm 中,可设为:
1:
TITLE SEGMENT DEFINITION OF PROGRAM ‘DRAW’
2:
CG1 SEGMENT PUBLIC
3:
CG1 ENDS
4:
CG2 SEGMENT PUBLIC
5:
CG2 ENDS
6:
DG1 SEGMENT PUBLIC
7:
DG1 ENDS
8:
DG2 SEGMENT PUBLIC
9:
DG2 ENDS
10:
DG3 SEGMENT PUBLIC
11:
DG3 ENDS
12:
IG SEGMENT PUBLIC
13:
IG ENDS
14:
END
在 SEGMENT PUBLIC 之后,有多种表示方式:
SEGMENT PUBLIC XXXX
XXXX=CODE 表示为程式段,在联接时,属程式的段与段前后衔接。
两段程式之间,以 000H 填充至「节」( 每十六个字元为一「节」 )之首位。
XXXX=DATA 表示资料段,在联接时同上。
如果程式师为了某种原因,必须严格控制程式之位置及长度时,不宜使用上述两种方式。
最简单之陈述方式,即在 SEGMENT PUBLIC之后,保持空白。
XXXX=BYTE 表示程式联接后,各程式之间紧密接合,不留空位。
这种方法,有利于程式精简。
XXXX=WORD 表示程式联接后,各程式之间紧密接合,但在后面的程式必然由双数位起。
又如在 XXXX 前后加以引号如:
SEGMENT PUBLIC 'XXXX'
此一宣告,用以通知汇编程式各段的顺序及定义。
因此在编写程式时,只要使用的段名及定义与本档相符,不管将各段安排在程式任一位置,都不致发生错误。
‘XXXX’与本段程式的排列顺序有关,在联接时,先将引号中的字串排序妥当,各程式即依此顺序排列之。
也就是说,凡是使用了引号,则程式联接的顺序,即以在引号中字串,于联接时出现先后为顺序。
单一程式档的错误不难测知,但若各段之间发生错误,对经验不足的程式师,将有无从下手之虞,不得不慎!
一般说来,在联接时,最令人头痛的错误讯息为:
'fixup overflow at nnnn..'
不论其错误提示内容如何,此种错误的发生,多半是因为段与段之间的标题、缓冲器或是暂存器的使用发生了混淆,联接程式得不到正确的信息所致。
解决方法是在第一个错误讯息出现时,立刻以‘Ctrl_C’停止汇编,记下第一个讯息,再在原程式中,找到该位置,(多半为一标题位置)在此标题之前,一定会发现与「段」有关的错误。
二、原始档(Source File)档名定义
在共同设计大型模组时,程式师间的默契,全赖事先相互约定。
否则程式越大,所面临的困难将越多,经常耗时费事,甚至最后功败垂成。
因此,在设计之初,必须妥善规划,将一应有关的档案、名称、功能等,皆明确地加以定义。
参与设计的程式师,更必须严格遵守,方能得心应手。
原始档名的定义,其目的有三:
1,代表程式设计者:
当制作的程式甚多时,一见档名,就应能分辨出各个程式的设计人。
再如某程式师所编程式在一 个以上,则应在其本人代码之后,加一数字编号。
这样,遇有任何问题,立即可以找到来处,进行追踪。
2,代表程式功能:
每当联结后发生问题时,应能由档名查知问题所在,故每种功能宜给予适当的名称。
3,代表联结的关系:
除了功能外,有时尚须表示各程式之间的联结关系。
如某一程式必须安排在另一程式之前或后,亦应在档名最后,以数字表示顺序。
若参与的程式师不超过廿人,则以一字元为限,各人事先选定一个字母,作为档案名称的第一字元。
第二字元则视该程式师是否编写一个以上的程式而定,是则取一数字代表之,若无则免。
功能以三到六字元为宜,能统一长度将更为方便,余下一字元留供数序用。
例:
程式师代号为‘C’,本程式之编号为3,功能为‘DRAWS’,此外并无联结关系,则其名应为:
cdraws3.asm
三、标题定义
程式在整理或测试时,最大的困扰,是寻找某一个标题的出处或功能。
如果在同一档中,尚可利用cref.exe,列印出一份对照表来;如果不知道出自哪一个档案,在众多的程式中,就只有望洋兴叹了。
至于功能,如名称定得太长,不仅输入、修改不便,而且会使得程式看来杂乱无章,令人眼花撩乱。
如果定得太简单,或各人任意定名,则难以理解。
所以,标题定名之重要性,不下于程式之写作。
尤其是在参与人数众多时,标题不仅要统一,而且要能代表所有必备的讯息。
标题所代表的讯息有:
A x x x x x x x x
│└┬┘└┬┘└── 分支代号
│ │ └──── 延伸定义
│ └─────── 功能名称
└───────── 程式出处
1,程式出处:
如果很多人同时参加一个计划,而某程式师仅写了一个程式,此定义即为该程式师之代码。
否则尚要附 加编号,以便随时可查到。
即使只有一个人写作程式,程式可能不断扩大,为了制作的方便,或为了模组的分割,常有必要将程式分到其他档中。
因此,一段程式究竟出自于哪一个档案,全赖标题表明,以便能迅速地找到。
程式出处一般用一个字母即可,如前述第一个字母A代表此段程式来自编号为A的原始档;或属于以A为代号程式师的程式。
2,功能名称:
除若干已知会用到的功能可以事先定义外,其余的多半是在发展过程中,针对需要而产生。
对功能定义千万不要掉以轻心,一个程式的再利用价值,常与其功能定义息息相关,明确的定义,可以令人对其功能及应用方式一目瞭然。
功能名称长度以三个字母为宜,太长则输入费时,尤其是国人不见得个个英文了得,与其写错,不如藏拙。
如:
DSP 表示萤幕显示功能
PRN 表示列印功能
KIN 表示键盘输入功能
3,延伸定义:
若功能相同的程式过多,2,中的定义方式难以分辨,则可再加一延伸定义。
如:
DSPDOT表示显示点阵
PRNCHI表示列印中文
KINASC表示输入 ASCII 字符
4,分支代号:
在程式中常有分支,分支代号最理想是由小而大,依序安排。
但由于写作时常难以预知后情,故宜先留空号,以便扩充。
如:
DSPDOT10
PRNCHI06
KINASC24
四、缓冲器定义
B x x x x x x x
││└┬┘└┬┘
││ │ └─── 延伸定义
││ └────── 功能名称
│└──────── 类型
└───────── 缓冲器保留字
第一个字母规定用‘B’,为缓冲器保留字。
第二个字母定义其类型:
Q=QWORD 如:
BQxxxx 缓冲器长度为8字元。
D=DWORD 如:
BDxxxx 长度为4字元。
W=WORD 如:
BWxxxx 长度为2字元。
B=BYTE 如:
BBxxxx 长度为1字元。
S=STRING 如:
BSxxxx 不限长度,但限BYTE型。
O=ORIGINAL 如:
BOxxxx 表不可破坏的原始资料。
F=FLAG 如:
BFxxxx 用作旗号。
第二字母以后所采用功能或延伸定义,与三、2,3相同。
此外,所有缓冲器皆应统一设在缓冲器专用程式中,若系临时使用,或尚未正式联接,亦应设在各程式之首,以便于查阅、修改。
第四节 统一格式
一、格式统一之优点
不论采用何种程式语言,凡是共同工作、须相互研讨,或者在同一部门中,分担成败责任者,应该有统一的程式写作方式。
这样不仅便于沟通,提高程式的品质,且可避免因某一程式师之离职或出缺所造成的后遗症。
良好的程式,应如一篇美妙的文学作品,其中有技巧,有意境。
其功能不仅表现在执行的效率上,也可以作为同行间学习、欣赏的媒介,这些都必须透过统一的格式达成。
尤其是把组合程式写作当作一种艺术创作,就必须经常相互观摩,如果没有共通的格式规定,则这样的程式和「天书」可以说没有多大的分别。
不论注释写得再好,一般程式师自己都怕看自己的程式,更何况参阅他人的?
但若有统一的格式,养成习惯后,不仅易看易懂,而且寻找、修改方便,写作也轻松省事。
二、规格
1,统一用大写字母,以利于阅读。
2,空格处应采用 TAB,齐头等距,一目瞭然。
3,标题之后立即改行输入,以便阅读。
4,每行不得超过70个字母,以免长度不等,画面紊乱。
5,注记位于指令后,在第五个 TAB的起点,空间不足时,
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