Для практического изучения курса “Архитектура ЭВМ и системное программное обеспечение” мы будем использовать программирование на языке ассемблера.
Язык ассемблера – это язык программирования со взаимно однозначным соответствием между его операторами и командами процессора. Язык ассемблера существует для каждого типа процессоров или целого семейства процессоров, поскольку команды на языке ассемблера должны соответствовать системе машинных команд и быть согласованы с архитектурой компьютера. По этой причине язык ассемблера называют языком низкого уровня.
Следует отличать два понятия: ассемблер и язык ассемблера.
Ассемблер– это программа, преобразовывающая исходные коды языка ассемблера в машинные команды.
Для разработки программ на языке ассемблера для семейства процессоров Intel применяются два пакета программ:
1. Borland Turbo Assembler (TASM)
2. Microsoft Macro Assembler (MASM).
Мы на практических занятиях будем использовать MASM, поскольку он поддерживается компанией Microsoft в виде отдельного продукта (а не в составе пакета программ Borland Delphi или Borland C++ Builder как TASM), в нем предусмотрены возможности создания различных программных средств для Windows (от разработки простых оконных приложений до создания драйверов). Пакет MASM32 содержит все необходимые средства для использования API-функций операционной системы Windows (API = Application Programming Interface).
Хотя внешне программа, написанная на языке ассемблера, сильно отличается от программ, написанных на языках высокого уровня, технология их разработки одинакова и включает следующие этапы:
- Постановка задачи и составление блок-схем
- Формирование текста программы с помощью редактора.
- Создание исполняемого модуля, который можно запустить на выполнение под управлением ОС.
- Выполнение программы
- Проверка результатов и выявление ошибок с помощью отладчика (выполнение программы в пошаговом режиме с контролем промежуточных результатов)
Программа, написанная на языке ассемблера, называется исходной программой. Исходная программа может быть создана в любом текстовом редакторе, например в Notepad (Блокнот).
Ассемблер (то есть программа-ассемблер) позволяет перевести исходную программу в машинные коды (команды процессора). Этот результат преобразования называется объектной программой (объектным модулем). Сам процесс преобразования называется компиляцией или ассемблированием. Для компиляции используется программа ML.EXE, входящая в состав пакета MASM32. То есть файл ML.EXE представляет собой программу-ассемблер.
Операционная система перед началом выполнения какой-либо программы может разместить её в любом подходящем месте памяти и освобождает разработчика от необходимости думать, куда ее разместить. Но чтобы этим воспользоваться, необходимо преобразовать объектную программу в вид, позволяющий ее перемещение в оперативную память средствами операционной системы. Программы в таком виде называются перемещаемыми программами или исполняемыми модулями. Процесс преобразования объектного модуля в исполняемый называется компоновкой программы. Он осуществляется с помощью специальной программы-компоновщика LINK.EXE, входящей в состав пакета MASM32.
Компиляция и компоновка программы могут быть выполнены программистом вручную, путем указания определенных параметров при вызове программ ML.EXE и LINK.EXE. Естественно, для этого необходимо знать и правильно применять параметры указанных программ, входящих в пакет MASM32.
Кроме того, программисту необходимо проводить отладку программы (пошаговое выполнение с контролем промежуточных результатов). Для этого существует специальные программы-отладчики.
Таким образом, при разработке программы на языке ассемблера требуется использование нескольких инструментальных средств и знание параметров, которые используются при запуске программ компиляции и компоновки.
Чтобы избавить программиста от этих трудностей, существуют специальные инструментальные средства для разработки программ на языке Ассемблера. Таких средств существует очень много.
Мы будем на практических занятиях использовать свободно распространяемый программный продукт WinAsm Studio.Это средство разработки, которое:
1) имеет удобный пользовательский интерфейс для разработки исходных программ на языке ассемблера (подсветка синтаксических конструкций языка, всплывающие подсказки и т.д.)
2) имеет средства для разработки оконного интерфейса программы (создание окон и различных элементов управления (кнопки, поля ввода, выпадающие списки и пр.), меню программы).
3) скрывает от программиста особенности компиляции и компоновки программы (то есть программисту не надо помнить все параметры программ компиляции и компоновки и запускать эти программы из командной строки, однако при этом остается возможность ручной корректировки этих параметров).
4) содержит встроенные средства отладки программ.
Для запуска этой среды разработки необходимо найти в корневом каталоге одного из локальных дисков (“С:”, “D:” или др.) папку WinAsm и двойным щелчком запустить программу WinAsm.exe (полный путь к файлу X:\WinAsm\WinAsm.exe, где Х – литера, соответствующая локальному диску). Для удобства у вас вынесен ярлык этой программы на Рабочий Стол (Desktop).
Для удобства разработки программы в WinAsm используется такое понятие, как проект, который представляет собой совокупность нескольких исходных программ на языке ассемблера, файлов заголовков и т.д., связанных между собой логикой алгоритма результирующей программы. На начальном этапе мы будем рассматривать проект, состоящий из одной программы на языке ассемблера. Такие программы имеют расширение “*.asm”. Сам файл проекта, представляющий собой файл с информацией о файлах, входящих в проект, опциях используемых для запуска компилятора и компоновщика и прочей служебной информацией, сохраняется в файле с расширением “*.wap” (что означает WinAsm Project).
Файл проекта можно открыть и прочитать в обычном текстовом редакторе, например, в Notepad (Блокнот).
Рассмотрим на практике процедуру создания проекта в WinAsm.
Рис. 1. Способы создания нового проекта.
Рис.2. Выбор варианта нового проекта.
Рис.3. Окно нового проекта.
Рис.4. Сохранение нового проекта.
Рис.5. Окно редактирования текста программы.
После выбора операции создания нового проекта (рис.1) появляется диалог запроса типа создаваемого проекта (рис.2). Типы проектов отличаются друг от друга параметрами компиляции и компоновки программ. Кроме того, этот диалог позволяет создать новый проект, используя готовые шаблоны программ. Мы не будем использовать готовые шаблоны. Выберем вариант пустого нового проекта, который позволит создать стандартный EXE-файл. После выбора этого варианта в правой части главного окна появится окно нового проекта (рис.3), в котором на закладке “Проект” указаны входящие в него файлы. Кроме того, в этом окне присутствую закладки “Блоки” (на ней отображаются подпрограммы, которые будут объявлены в тексте программы на языке ассемблера) и “Ресурсы” (на ней отображаются сведения об элементах графического интерфейса, применяемого в разрабатываемой программе). Использование этих закладок рассмотрим позже. По умолчанию в проект сразу же включается один исходный файл (файл с расширением *.asm, в котором будет сохраняться исходный текст программы). Рекомендуется сразу же сохранить файл проекта и asm-файл, входящий в проект, для дальнейшего использования. Для этого выбираем операцию сохранения проекта (рис.4) и в появившемся диалоге подтверждаем сохранение выбранных файлов (при сохранении каждого файла появляются стандартные диалоги запроса имени файла и выбора папки для его сохранения). Для проекта и файлов, составляющих его, желательно использовать отдельную папку на диске.
Теперь можем приступать к написанию первой программы на ассемблере. Ввод текста программы осуществляется в окне, представленном на рис.5.
