Адресация в реальном режиме. сегмент и смещение, вычисление физического адреса

Инструкции и операнды. Способ записи инструкций, виды операндов, ограничение на использование операндов.

Команды языка ассемблера – это символьная форма записи машинных команд. Команды имеют следующий синтаксис:

[<метка>:] <мнемокод> [<операнды>]

Метка — это имя. Метка обязательно должна отделяться двоеточием, но может размещаться отдельно, в строке, предшествующей остальной части команды.
Метки нужны для ссылок на команды из других мест, например, в командах перехода. Компилятор языка ассемблера заменяет метки адресами команд.

Мнемокод — это служебное слово, указывающее операцию, которая должна быть выполнена. Язык ассемблера использует не цифровые коды операций, а мнемокоды, которые легче запоминаются. Мнемокод является обязательной частью команды.
       Операция может содержать от 0 до 3 операндов. 3 операнда используется в операции умножения двух целочисленных двоичных значений со знаком (imul). В команде с тремя операндами первый операнд определяет местоположение результата, второй операнд — местоположение первого сомножителя, третий операнд может быть непосредственно заданным значением размером в байт, слово или двойное слово. Пример:

movbx,186
imuleax,bx,8

Операнды ­­­— это чем или с помощью чего оперируют операции. Отделяются друг от друга запятыми.В качестве операндов могут использоваться:

· Регистры, обращение к которым осуществляется по именам;

· Константы, записываемые непосредственно в команде;

· Ячейки памяти – в команде записывается адрес нужной ячейки.

Регистры в архитектуре IA-32. Виды регистров. Назначение.

Регистры – это специальные ячейки памяти, расположенные непосредственно в процессоре. Работа с регистрами выполняется намного быстрее, чем с ячейками оперативной памяти, поэтому регистры активно используются как в программах на языке ассемблера, так и компиляторами языков высокого уровня.
     Регистры можно разделить на:

· Регистры общего назначения;

· Сегментные регистры;

· Регистр флагов;

· Указатель команд.

РЕГистры общего назначения

К регистрам общего назначения относится группа из 8 регистров. Все регистры имеют размер 32 бита и могут быть разделены на 2 или более частей.

Как видно из рисунка, регистры ESI, EDI, ESP и EBP позволяют обращаться к младшим 16 битам по именам SI, DI, SP и BP соответственно, а регистры EAX, EBX, ECX и EDX позволяют обращаться как к младшим 16 битам (по именам AX, BX, CX и DX), так и к двум младшим байтам по отдельности (по именам AH/AL, BH/BL, CH/CL и DH/DL).
В качестве регистров базы можно использовать любые регистры, но желательно использовать регистры EBX, ESI, EDI или EBP. В этом случае размер машинной команды обычно бывает меньше.
К сожалению, количество регистров катастрофически мало, и зачастую бывает трудно подобрать способ их оптимального использования.

Сегментные регистры

Процессор имеет 6 так называемых сегментных регистров: CS, DS, SS, ES, FS и GS. Их существование обусловлено спецификой организации и использования оперативной памяти.

Сегментные регистры используются для хранения адреса начала сегмента кода (CS – code segment), сегмента данных (DS – data segment) и сегмента стека (SS – stack segment). Для команд языка ассемблера существовали определённые соглашения: адреса перехода сегментировались по регистру CS, обращения к данным сегментировались по регистру DS, а обращения к стеку – по регистру SS. Если программе выделялось несколько сегментов для кода или данных, то приходилось менять значения в регистрах CS и DS для обращения к другому сегменту. Существовали так называемые «ближние» и «дальние» переходы.
Если команда, на которую надо совершить переход, находилась в том же сегменте, то для перехода достаточно было изменить только значение регистра IP. Такой переход назывался ближним.
Если же команда, на которую надо совершить переход, находилась в другом сегменте, то для перехода необходимо было изменить как значение регистра CS, так и значение регистра IP. Такой переход назывался дальним и осуществлялся дольше.

Под архитектурой Win32 отпала необходимость в разделении адреса на базу и смещение, и необходимость в моделях памяти. На 32-битной архитектуре существует только одна модель памяти – flat (сплошная или плоская). Сегментные регистры остались, но используются по-другому. Раньше необходимо было связывать отдельные части программы с тем или иным сегментным регистром и сохранять/восстанавливать регистр DS при переходе к другому сегменту данных или явно сегментировать данные по другому регистру. При 32-битной архитектуре необходимость в этом отпала, и в простейшем случае про сегментные регистры можно забыть.

адресация в реальном режиме. сегмент и смещение, вычисление физического адреса

Основная идея сегментной адресации в том, что адрес состоит из двух частей — сегментной и смещения. Обычно их записывают через двоеточие (0100:0500). Линейный адрес любой ячейки памяти получается в результате сложения смещения и сегментной части, сдвинутой на 4 бита влево.

Начало сегмента всегда выровнено на границу параграфа (адрес кратен 16 байтам). Максимальный размер сегмента равен 216 = 64 КБайта. А всего можно адресовать 220 = 1 МБайт памяти. Конечно, сейчас такой объем памяти кажется смешным, но раньше это было очень много.

Одна из особенностей сегментной адресации — неоднозначность представления адреса. Допустим, требуется обратиться к ячейке памяти по адресу 00400. Этот адрес может быть представлен как 0000:0400, 0040:0000, 0020:0200 и так далее.