Geum.ru

Курс, 4 семестр, 51 час Лекции Саратов 2007 Часть Системное программное обеспечение 3

Вид материалаЛекции
1.3.Компиляция и интерпретация программ
Язык Макроассемблера
Часть 2.Ассемблер
Вторая часть книги
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17

1.3.Компиляция и интерпретация программ


ЭВМ непосредственно выполняет программы на машинном языке программирования данной ЭВМ. При этом программа представляет собой набор отдельных команд компьютера. Эти команды являются достаточно «простыми», например, сложение, умножение, сравнение или пересылка отдельных данных. Каждая команда содержит в себе сведения о том, какая операция должна быть выполнена (код операции), с какими операндами (адреса данных или непосредственно сами данные) выполняются вычисления и куда (адрес) должен быть помещен результат.

Машинные языки были первыми языками программирования. Программирование на них затруднительно ввиду того, что, во-первых, эти языки различны для каждого типа ЭВМ, во-вторых, являются трудоемкими для большинства пользователей по причине необходимости знания особенностей конкретной ЭВМ и большого количества реализуемых ею операций (команд). Данные языки обычно используются для разработки системных программ, при этом чаще всего применяются специальные символические языки - Ассемблеры, близкие к соответствующим машинным языкам.

Человеку свойственно формулировать и решать задачи в выражениях более общего характера, чем команды ЭВМ. Поэтому с развитием программирования появились языки, ориентированные на более высокий уровень абстракции при описании решаемой на ЭВМ задачи. Эти языки получили название языков высокого уровня. Их теоретическую основу составляют алгоритмические языки, например, Паскаль, Си, Бейсик, Фортран, PL/1.

Для перевода программы, написанной на языке высокого уровня, в соответствующую машинную программу используются языковые процессоры. Различают два вида языковых процессоров: интерпретаторы и трансляторы.

Интерпретатор - это программа, которая получает исходную программу и по мере распознавания конструкций входного языка реализует действия, описываемые этими конструкциями.

Транслятор - это программа, которая принимает исходную программу и порождает на своем выходе программу, записываемую на объектном языке программирования (объектную программу). В частном случае объектным может служит машинный язык, и в этом случае полученную на выходе транслятора программу можно сразу же выполнить на ЭВМ. В общем случае объектный язык необязательно должен быть машинным или близким к нему (автокодом). В качестве объектного языка может служить и некоторый промежуточный язык. Для промежуточного языка может быть использован другой транслятор или интерпретатор - с промежуточного языка на машинный. Транслятор, использующий в качестве входного язык, близкий к машинному (автокод или язык Ассемблера) традиционно называют Ассемблером. Транслятор с языка высокого уровня называют компилятором.

Двоичный язык является непосредственно машинным языком. В настоящее время такие языки программистами практически не применяются. Язык Ассемблера - это язык, предназначенный для представления в удобочитаемой символической форме программ, записанных на машинном языке. Он позволяет программисту пользоваться мнемоническими кодами операций, присваивать удобные имена ячейкам и областям памяти, а также задавать наиболее удобные схемы адресации.

Язык Макроассемблера является расширением языка Ассемблера путем включения в него макросредств. С их помощью в программе можно описывать последовательности инструкций с параметрами - макроопределения. После этого программист может использовать снабженные аргументами макрокоманды, которые в процессе ассемблирования программы автоматически замещаются макрорасширениями. Макрорасширение представляет собой макроопределение с подставленными вместо параметров аргументами.

Другими словами, язык Макроассемблера представляет средства определения и использования новых, более мощных команд как последовательности базовых инструкций, что несколько повышает его уровень.

Языки Ассемблера и Макроассемблера применяются системными программистами-профессионалами с целью использования всех возможностей оборудования ЭВМ и получения эффективной по времени выполнения и по требуемому объему памяти программы. На этих языках обычно разрабатываются относительно небольшие программы, входящие в состав системного программного обеспечения: драйверы, утилиты и другие.

Часть 2.Ассемблер


Учебный курс посвящен вопросам программирования на языке ассемблера для микропроцессоров фирмы Intel. Несмотря на предсказания скорой кончины, этот язык остается в ряду языков, в том или ином качестве востребованных большинством современных программистов-практиков. А о том, что без знания этого языка невозможно современное законченное компьютерное образование, говорить и не приходится.

Вы узнаете:
  • состав и внутреннюю структуру компьютера;
  • архитектуру современных микропроцессоров Intel;
  • основные принципы управления аппаратурой компьютера;
  • возможности системы команд микропроцессоров Intel;
  • наиболее эффективные и проверенные временем приемы программирования на языке ассемблера;
  • характеристику реального и защищенного режима работы микропроцессора.

Вы научитесь:
  • использовать современные программные средства разработки программ на ассемблере;
  • правильно оформлять программы на ассемблере с учетом потребностей конкретной задачи;
  • наиболее эффективно и в полной мере использовать возможности, заложенные в систему команд микропроцессора;
  • использовать мощный аппарат макросредств;
  • использовать развитые структуры данных, характерные для языков высокого уровня;
  • разрабатывать многомодульные программы, в том числе с использованием модулей на языках Pascal и C;
  • разрабатывать программы обработки аппаратных и пользовательских прерываний с использованием всех возможностей, предоставляемых контроллером прерываний i8259A;
  • разрабатывать программы, использующие возможности защищенного режима, в том числе и обрабатывающие прерывания в этом режиме.

Изложение материала ведется в форме уроков.

На первых двух уроках читатель получит представление о том, что представляет собой компьютер, что включают в себя понятия архитектур микропроцессора и компьютера в целом. При рассмотрении этого материала становится видно место языка ассемблера как неразрывной части архитектуры компьютера.

На третьем и четвертом уроках читатель знакомится с тем, что представляет собой типовая программа на языке ассемблера и что такое вообще “ассемблерный” уровень программирования на компьютере. Читатель также знакомится со средствами, с помощью которых возможны получение исполняемого модуля и его запуск для исполнения. Кроме этого на четвертом уроке читатель также узнает о средствах, которые помогут ему выйти из затруднительных положений, когда программа, написанная на ассемблере (и не только), отказывается работать.

На пятом и шестом уроках читатель познакомится с тем, как правильно оформить программу на ассемблере, узнает что представляют собой и как строятся ее синтаксические конструкции. В конце шестого урока читатель познакомится с классификацией машинных команд, в соответствии с которой будет вестись их обсуждение на последующих уроках (уроки 7, 8, 9, 10, 11).

Вторая часть книги, начиная с урока 12, посвящена углубленному изучению вопросов программирования с использованием языка ассемблера.

Так, на уроке 12 читатель подробно познакомится со средствами ассемблера для работы со структурами данных, работа с которыми обычно характерна для языков высокого уровня (таких как Pascal, C). Это несколько сближает уровень программирования на ассемблере с уровнем программирования на указанных языках.

На уроке 13 читатель очень подробно познакомится с очень полезными средствами языка ассемблера - макросредствами. Именно наличие этих средств, при надлежащем овладении ими, может сделать процесс программирования на ассемблере не только легким, но и приятным.

Урок 14 посвящен очень важному вопросу - организации модульного программирования с использованием средств ассемблера. Подробно описываются все тонкости связи отдельных программ, написанных на ассемблере. После этого показывается, что эти принципы действуют и для связи программ на ассемблере с программами на других языках. Понятно, что описать все возможные случаи просто невозможно, тем более что многое здесь зависит от особенностей (и даже версии) конкретного компилятора языка высокого уровня. Но, тем не менее, в основе такой связи лежат несколько основополагающих принципов, понимание которых позволит читателю быстрее сориентироваться в конкретной ситуации.

Заключительные уроки 15, 16 и 17 предназначены для логического завершения рассмотрения особенностей архитектуры современных моделей микропроцессоров фирмы Intel, отражением которых является ассемблер. Здесь читатель познакомится с режимами работы микропроцессора, поймет, как тот взаимодействует с остальными устройствами компьютера, и вообще получит массу информации, которая, возможно, не будет востребована немедленно, но, тем не менее, позволит читателю осмысленно подходить к вопросам программирования на компьютере, даже и без использования языка ассемблера.

Достаточно большое место в книге отведено различным приложениям — и это не случайно. Опыт показывает, что на последующих после непосредственно изучения стадиях работы с компьютером на уровне ассемблера именно этот материал всегда должен быть под рукой. Подбор материала для приложений производился по этому принципу. При этом автором не ставилась задача рассмотреть все опции или директивы, так как они вряд ли понадобятся в обычной работе.