Ml and ml64 command-line reference

Программа HelloWorld

Ниже показан исходный код программы HelloWorld на языке ассемблера Flat Assembler (FASM), которая будет стартовать на голом железе в реальном режиме работы x86-совместимого процессора (комментарии пишу на английском — привычка, которая возникла у меня в связи с проблемами с кодировками кириллицы).

; HelloWorld real modeuse16               ; generate 16-bit code
org 7C00h           ; the code starts at 0x7C00 memory addressstart
    jmp far dword 0x0000entr ; makes CS=0, IP=0x7c00
entr
    xor  ax, ax     ; ax = 0
    mov  ds, ax     ; setup data segment ds=ax=0
    cli             ; when we set up stack we need disable interrupts because stack is involved in interrupts handling
    mov  ss, ax     ; setup stack segment ss=ax=0
    mov  sp, 0x7C00 ; stack will grow starting from 0x7C00 memory address
    sti             ; enable interrupts
 
    mov  si, message
    cld             ; clear direction flag (DF is a flag used for string operations)
    mov  ah, 0Eh    ; BIOS function index (write a charachter to the active video page)
puts_loop
    lodsb           ; load to al the next charachter located at address in memory (si is incremented automatically because the direction flag DF = 0)
    test al, al     ; zero in al denotes the end of the string
    jz   puts_loop_exit
    int  10h        ; call BIOS standard video service’s function
    jmp  puts_loop
puts_loop_exit
    cli             ; disable interrupts before halting the processor
    hlt             ; halt the processor
    ;jmp  $         ; alternatively to hlt we could run an infinite loop
 
message db ‘Hello World!’,
finish
    ; The size of a disk sector is 512 bytes. Boot sector signature occupies the two last bytes.
    ; The gap between the end of the source code and the boot sector signature is filled with zeroes.
    times 510-finish+start db
    db 55h, 0AAh    ; boot sector signature

32-Bit-Adress Modus (Adressgröße außer Kraft Setzung)32-Bit Address Mode (Address Size Override)

MASM gibt die Adress Größen Überschreitung von 0x67 aus, wenn ein Speicher Operand 32-Bit-Register umfasst.MASM emits the 0x67 address size override if a memory operand includes 32-bit registers. In den folgenden Beispielen wird beispielsweise die außer Kraft setzung der Adressgröße ausgegeben:For example, the following examples cause the address size override to be emitted:

MASM geht davon aus, dass eine 64-Bit-Adressierung beabsichtigt ist, wenn eine 32-Bit-Verschiebung allein als Speicher Operand angezeigt wird.MASM assumes that if a 32-bit displacement appears alone as a memory operand, 64-bit addressing is intended. Es gibt zurzeit keine Unterstützung für die 32-Bit-Adressierung mit diesen Operanden.There is currently no support for 32-bit addressing with such operands.

Zum Schluss generiert das Mischen von Register Größen in einem Arbeitsspeicher Operanden, wie im folgenden Code gezeigt, einen Fehler.Finally, mixing register sizes within a memory operand, as demonstrated in the following code, generates an error.

Версии MASM

Хотя MASM больше не является коммерческим продуктом, Microsoft продолжает поддерживать исходный код, используемый и в других продуктах Microsoft. С тех пор как Microsoft прекратила продавать MASM отдельно, было выпущено несколько обновлений к производственной линии MASM 6.x (последнее обновление — версия 6.15, которая была включена в Visual C++ 6.0), а после этого — MASM 7.0 в составе Visual C++ .NET 2002, MASM 7.1 в составе Visual C++ .NET 2003, MASM 8.0 в составе Visual C++ 2005 и MASM 9.0 в составе Visual C++ 2008, поддерживающие платформу x64. С версии 11 MASM снова выходит как независимый продукт, имеется 2 среды разработки обычный (qedit) и для юникода (uniedit).

История

В начале 1990-х годов альтернативные ассемблеры, вроде Borland TASM и свободного ассемблера NASM, начали отбирать часть доли рынка MASM. Однако, два события в конце 1990-х позволили MASM сохранить большую часть своей доли: сначала Microsoft прекратила продавать MASM как коммерческий продукт и начала распространять его бесплатно как часть DDK (англ. Device Driver Kit — набор для создания драйверов). Во-вторых, благодаря пакету MASM32 и обучающим программам Iczelion’а Win32 оказалось, что программирование на MASM возможно и в среде Microsoft Windows. В 2000 году MASM 6.15 был выпущен как часть пакета разработки Visual C++ и все версии Visual C++ после 6.0 включали в себя версию MASM, равную версии Visual C++. Позже в Visual C++ 2005 появилась 64-разрядная версия MASM. Вместе с большим сообществом программистов MASM эти события помогли остановить снижение популярности MASM по сравнению с другими ассемблерами. Сегодня MASM продолжает использоваться на платформе Win32, несмотря на конкуренцию с новыми продуктами, такими как NASM, fasm, TASM, HLASM.

Aggiungere un file in linguaggio assembler a un progetto di C++ Visual StudioAdd an assembler-language file to a Visual Studio C++ project

Il sistema di progetto di Visual Studio supporta i file in linguaggio Assembler compilati C++ usando MASM nei progetti.The Visual Studio project system supports assembler-language files built by using MASM in your C++ projects. È possibile creare file di origine in linguaggio Assembler x64 e compilarli in file oggetto utilizzando MASM, che supporta completamente x64.You can create x64 assembler-language source files and build them into object files by using MASM, which supports x64 fully. È quindi possibile collegare questi file oggetto al codice C++ compilato per le destinazioni x64.You can then link these object files to your C++ code built for x64 targets. Questo è un modo per ovviare alla mancanza di un assembler inline x64.This is one way to overcome the lack of an x64 inline assembler.

Per aggiungere un file in linguaggio assembler a un progetto di Visual C++ Studio esistenteTo add an assembler-language file to an existing Visual Studio C++ project

Установка и запуск виртуальной машины Bochs

Я имел дело всего с тремя виртуальными машинами: Oracle VM VirtualBox, VMware Workstation Player и Bochs. Bochs хотя и обладает очень скромным графическим интерфейсом, хорош тем, что он легкий и может выполнять машинный код пошагово, т. е. с ним можно производить отладку исходного кода программы. Скачиваем с официального сайта программу установки (файл с расширением .exe) и запускаем его (все настройки я оставлял по-умолчанию). После установки запускаем Bochs. Возникает диалоговое окно Bochs Start Menu. В списке Edit Options выбираем Disk & Boot и нажимаем кнопку Edit. Открывается диалог Bochs Disk Options. На вкладке Floppy Options в группе First Floppy Drive устанавливаем следующие настройки:

Жмем кнопку OK. В окне Bochs Start Menu жмем кнопку Start (предварительно можно сохранить сделанные нами настройки в текстовом файле с расширением .bxrc нажав кнопку Save, впоследствии их можно будет загрузить, нажав кнопку Load). Открывается окно, в котором мы видим надпись

Hello World!

Первая программа на ассемблере

Cтандартный «Hello World». Для вывода результатов я решила сразу использовать окна windows, а не консоль. По простой причине — так красивее.

.386
.model flat, stdcall
option casemap: none

include /masm32/include/windows.inc
include /masm32/include/user32.inc
include /masm32/include/kernel32.inc

includelib /masm32/lib/user32.lib
includelib /masm32/lib/kernel32.lib

.data
msg_title db «Title», 0
msg_message db «Hello world», 0

.code
start:
invoke MessageBox, 0, addr msg_message, addr msg_title, MB_OK
invoke ExitProcess, 0
end start

Запускаем редактор C:/masm32/qeditor.exe . Вводим текст программы. Сохраняем. При сохранении обязательно надо указать вместе с именем файла расширение «.asm» . Выбираем пункт меню «Project» -> «Build All». Если в коде нет ошибок, программа будет скомпилирована и рядом с файлом исходного кода появится симпатичный exe-файл.

Вторая программа на ассемблере

Эта программа суммирует значение переменных и выводит результат.

.486
.model flat, stdcall
option casemap: none

include /masm32/include/windows.inc
include /masm32/include/user32.inc
include /masm32/include/kernel32.inc

includelib /masm32/lib/user32.lib
includelib /masm32/lib/kernel32.lib

include /masm32/macros/macros.asm
uselib masm32, comctl32, ws2_32

.data
msg_title db «Title», 0
A DB 1h
B DB 2h
buffer db 128 dup(?)
format db «%d»,0

.code
start:

MOV AL, A
ADD AL, B

invoke wsprintf, addr buffer, addr format, eax
invoke MessageBox, 0, addr buffer, addr msg_title, MB_OK

invoke ExitProcess, 0

end start

Создание образа дискеты

Операционная система должна загружаться с какого-то носителя (жесткого диска, CD-ROM, флешки, дискеты и т. д.). Создадим образ загрузочной дискеты с нашим машинным кодом. Виртуальная машина сможет загрузиться с виртуальной дискеты, используя этот образ. Создавать образ дискеты умеет unix’овая утилита под названием dd. Существует версия этой утилиты под Windows. Если вы пользуетесь средой Cygwin, то утилита dd есть в ее составе. Итак, запускаем командную строку:

dd if=»/dev/zero» of=»floppy.img» bs=1024 count=1440
dd if=»HelloWorld.bin» of=»floppy.img» conv=notrunc

1-я команда создает образ дискеты floppy.img и заполняет его нулями, 2-я — записывает в самое начало образа нашу программу.

Modalità Indirizzo 32 bit (override delle dimensioni degli indirizzi)32-Bit Address Mode (Address Size Override)

MASM genera l’override della dimensione dell’indirizzo 0x67 se un operando di memoria include registri a 32 bit.MASM emits the 0x67 address size override if a memory operand includes 32-bit registers. Gli esempi seguenti, ad esempio, determinano la creazione dell’override delle dimensioni dell’indirizzo:For example, the following examples cause the address size override to be emitted:

MASM presuppone che se lo spostamento a 32 bit viene visualizzato da solo come operando di memoria, è previsto l’indirizzamento a 64 bit.MASM assumes that if a 32-bit displacement appears alone as a memory operand, 64-bit addressing is intended. Attualmente non è disponibile alcun supporto per l’indirizzamento a 32 bit con tali operandi.There is currently no support for 32-bit addressing with such operands.

Infine, combinando le dimensioni del registro all’interno di un operando di memoria, come illustrato nel codice seguente, viene generato un errore.Finally, mixing register sizes within a memory operand, as demonstrated in the following code, generates an error.

32-разрядный режим адреса (переопределение размера адреса)32-Bit Address Mode (Address Size Override)

Компилятор MASM выдает переопределение размера адреса 0x67, если операнд памяти включает 32-разрядные регистры.MASM emits the 0x67 address size override if a memory operand includes 32-bit registers. Например, в следующих примерах вызывается переопределение размера адреса.For example, the following examples cause the address size override to be emitted:

В компиляторе MASM предполагается, что если 32-разрядное смещение отображается как операнд в памяти, то используется 64-разрядная адресация.MASM assumes that if a 32-bit displacement appears alone as a memory operand, 64-bit addressing is intended. В настоящее время не поддерживается 32-разрядная адресация с такими операндами.There is currently no support for 32-bit addressing with such operands.

Наконец, смешивание размеров регистров в пределах операнда памяти, как показано в следующем коде, приводит к ошибке.Finally, mixing register sizes within a memory operand, as demonstrated in the following code, generates an error.

Что такое ассемблер?

Само слово ассемблер (assembler) переводится с английского как «сборщик». На самом деле так называется программа-транслятор, принимающая на входе текст, содержащий условные обозначения машинных команд, удобные для человека, и переводящая эти обозначения в последовательность соответствующих кодов машинных команд, понятных процессору. В отличие от машинных команд, их условные обозначения, называемые также мнемониками, запомнить сравнительно легко, так как они представляют собой сокращения от английских слов. В дальнейшем мы будем для простоты именовать мнемоники ассемблерными командами. Язык условных обозначений и называется языком ассемблера.

На заре компьютерной эры первые ЭВМ занимали целые комнаты и весили не одну тонну, имея объем памяти с воробьиный мозг, а то и того меньше. Единственным способом программирования в те времена было вбивать программу в память компьютера непосредственно в цифровом виде, переключая тумблеры, проводки и кнопочки. Число таких переключений могло достигать нескольких сотен и росло по мере усложнения программ. Встал вопрос об экономии времени и денег. Поэтому следующим шагом в развитии стало появление в конце сороковых годов прошлого века первого транслятора-ассемблера, позволяющего удобно и просто писать машинные команды на человеческом языке и в результате автоматизировать весь процесс программирования, упростить, ускорить разработку программ и их отладку. Затем появились языки высокого уровня и компиляторы (более интеллектуальные генераторы кода с более понятного человеку языка) и интерпретаторы (исполнители написанной человеком программы на лету). Они совершенствовались, совершенствовались — и, наконец, дошло до того, что можно просто программировать мышкой.

Таким образом, ассемблер — это машинно ориентированный язык программирования, позволяющий работать с компьютером напрямую, один на один. Отсюда и его полная формулировка — язык программирования низкого уровня второго поколения (после машинного кода). Команды ассемблера один в один соответствуют командам процессора, но поскольку существуют различные модели процессоров со своим собственным набором команд, то, соответственно, существуют и разновидности, или диалекты, языка ассемблера. Поэтому использование термина «язык ассемблера» может вызвать ошибочное мнение о существовании единого языка низкого уровня или хотя бы стандарта на такие языки. Его не существует. Поэтому при именовании языка, на котором написана конкретная программа, необходимо уточнять, для какой архитектуры она предназначена и на каком диалекте языка написана. Поскольку ассемблер привязан к устройству процессора, а тип процессора жестко определяет набор доступных команд машинного языка, то программы на ассемблере не переносимы на иную компьютерную архитектуру.

Поскольку ассемблер всего лишь программа, написанная человеком, ничто не мешает другому программисту написать свой собственный ассемблер, что часто и происходит

На самом деле не так уж важно, язык какого именно ассемблера изучать. Главное — понять сам принцип работы на уровне команд процессора, и тогда не составит труда освоить не только другой ассемблер, но и любой другой процессор со своим набором команд

Добавление файла ассемблерного языка в проект Visual Studio C++Add an assembler-language file to a Visual Studio C++ project

Система проектов Visual Studio поддерживает файлы ассемблерного языка, созданные с помощью MASM в ваших C++ проектах.The Visual Studio project system supports assembler-language files built by using MASM in your C++ projects. Вы можете создавать файлы исходного кода на языке ассемблера x64 и создавать их в объектных файлах с помощью MASM, который поддерживает 64-разрядную версию.You can create x64 assembler-language source files and build them into object files by using MASM, which supports x64 fully. Затем эти файлы объектов можно связать с C++ кодом, созданным для платформ x64.You can then link these object files to your C++ code built for x64 targets. Это один из способов преодоления отсутствия встроенного ассемблера x64.This is one way to overcome the lack of an x64 inline assembler.

Добавление файла ассемблерного языка в существующий проект Visual Studio C++To add an assembler-language file to an existing Visual Studio C++ project

Коэффициенты

a
b
c
d
e
f
p
0.50

0.2
0.15*10000=1500

Код (ASM):

1. include win64a.inc
2. include msvcrt.inc
3. includelib gdi32.lib
4. includelib msvcrt.lib
5. IMAGE_BASE equ 400000h
6. cdXPos          equ 131
7. cdYPos          equ 217
8. cdYSize         equ 430
9. cdXSize         equ 640
10. movr macro x,y
11. mov x,
12. org $-4
13. dd y
14. endm
15. .code
16. WndProc proc hWndQWORD,MsgQWORD,wParamQWORD,lParamQWORD
17. local psPAINTSTRUCT
18. local hdcqword
19. local hOldBmpqword
20. local hGDITmpqword
21. local hOldDIBqword
22. local hBackDCqword
23. local hMainDIBqword
24. local bufBMPqword
25. local idword
26. local xdword
27. local ydword
28. local adword
29. local bdword
30. local cdword
31. local ddword
32. local edword
33. local fdword
34. local NewXqword
35. local NewYqword
36. local XCCqword
37. local YCCqword
38. push rbp
39. mov ebp, esp
40. sub esp,(50h+sizeof PAINTSTRUCT+11*8+9*4+15)and(-16)
41. mov hWnd,rcx
42. cmp edx, WM_DESTROY
43. jz wmDESTROY
44.         cmp edx, WM_PAINT
45. jz wmPAINT
46.         cmp edx, WM_CREATE
47. jz wmCREATE
48. leave
49.         jmp DefWindowProc
50. ; —————————————————————————
51. wmDESTROY::mov rdx,hOldBmp
52. mov rcx,hBackDC
53. call SelectObject
54. mov hGDITmp,rax
55. mov rcx,bufBMP
56. call DeleteObject
57. mov rcx,hBackDC
58. call DeleteDC
59. mov rdx,hOldDIB
60. mov rcx,bufDIBDC
61. call SelectObject
62. mov hGDITmp,rax
63. mov rcx,bufDIBDC
64. call DeleteDC
65. mov rcx,hMainDIB
66. call DeleteObject
67. mov rcx,hWnd
68. call DestroyWindow
69. xor ecx,ecx ; nExitCode
70. call ExitProcess
71. ; —————————————————————————
72. wmPAINTlea edx,ps
73. call BeginPaint
74. mov hdc,rax
75. mov qword ptr rsp+40h,SRCCOPY; rop
76.         xor edx,edx ; x
77. mov rsp+38h,rdx ; y1
78. mov rsp+30h,rdx ; x1
79. mov rax,bufDIBDC ; hdcSrc
80.         mov rsp+28h,rax
81. mov rax,cdYSize
82. mov rsp+20h,rax
83. mov r9,cdXSize ; cx
84. xor r8d,r8d ; cy
85. mov rcx,hdc ; hdc
86. call BitBlt
87. lea edx,ps
88. mov rcx,hWnd
89. call EndPaint
90. jmp wmBYE
91. ; —————————————————————————
92. wmCREATEmov rcx,hWnd
93. call GetDC
94. mov hdc,rax
95.         mov rcx,rax ; HDC
96. call CreateCompatibleDC
97. mov bufDIBDC,rax
98. mov rsp+28h,rbx
99. mov rsp+20h,rbx
100. mov r9d,offset pMainDIB
101. mov r8d,DIB_RGB_COLORS
102. mov edx,offset bi
103. mov rcx,hdc
104.         call CreateDIBSection
105. mov hMainDIB,rax
106. mov rdx,rax; hMainDIB
107. mov rcx,bufDIBDC
108. call SelectObject
109.         mov rax,hOldDIB
110. mov rdx,hdc
111. mov rcx,hWnd      
112.         call ReleaseDC;   // Libera device context      
113. ;Init———————————————————
114. ;a     b     c    d    e f   p
115. ;0     0     0    0.50 0 0   0.05         500
116. ;0.42 -0.42  0.42 0.42 0 0.2 0.4         4000
117. ;0.42  0.42 -0.42 0.42 0 0.2 0.4         4000
118. ;0.1   0     0    0.1  0 0.2 0.15*10000= 1500
119. mov XCC,rbx
120. mov YCC,rbx
121. mov i,150000
122. bucle  call rand
123. mov ecx,10000
124. xor edx,edx
125. div ecx
126. cmp edx,500
127. jg @f
128. mov a,ebx
129. mov b,ebx
130. mov c,ebx; c = 0
131. movr d,0.5
132. mov f,ebx
133. jmp fin
134. @@ cmp edx,4500
135. jg @f
136. movr a,0.42
137. movr b,-0.42
138. movr c,0.42
139. movr d,0.42
140. movr f,0.2  
141. jmp fin
142. @@ cmp edx,8500
143. jg @f
144. movr a,0.42
145. movr b,0.42
146. movr c,-0.42
147. movr d,0.42
148. movr f,0.2
149. jmp fin
150. @@ movr a,0.1
151. mov b,ebx
152. mov c,ebx
153. movr d,0.1
154. movr f,0.2
155. fin fld a       ;st(0) = a
156. fmul XCC     ;st(0) = a * XCC
157. fld b       ;st(0) = b
158. fmul YCC     ;st(0) = b * YCC
159. faddp        ;st(0) = a * XCC + b * YCC
160. fst NewX    ;NewX  = a * XCC + b * YCC
161. fmul Scale ;st(0) = NewX * 900
162.         fadd ShiftX ;st(0) = NewX * 900 + 320
163. fistp x       ;x = (int) (NewX * 900 + 320)
164.         mov eax,x
165. cmp eax,cdXSize
166. jae @f
167. fld c       ;st(0) = c
168. fmul XCC     ;st(0) = c * XCC
169. fld d       ;st(0) = d
170. fmul YCC     ;st(0) = d * YCC
171. faddp        ;st(0) = c * XCC + d * YCC
172. fadd f       ;st(0) = c * XCC + d * YCC + f
173. fst NewY    ;NewY  = c * XCC + d * YCC + f
174. fst YCC     ;YCC = NewY
175. fmul Scale;st(0) = NewY * 900
176. fsubr ShiftY;st(0)  = -NewY * 900 + 405
177. fistp y       ; y = (int) (-NewY * 900 + 405)
178. mov ecx, y
179. cmp ecx,cdYSize
180. jae @f
181. imul ecx,cdXSize*4
182. add rcx,pMainDIB
183. mov dword ptr rcx+rax*4,0FF00h ;*(pMainDIB + y*cdXSize*4 + x*4) = black color
184. @@ fld NewX  ;XCC = NewX
185. fstp XCC
186. dec i
187. jnz  bucle
188. wmBYE leave
189. retn
190. WndProc endp
191. WinMain proc
192. local msgMSG
193. push rbp
194. mov ebp,esp
195. sub esp,sizeof MSG
196. xor ebx,ebx
197. mov esi,IMAGE_BASE
198. mov edi,offset ClassName
199. push rbx ;hIconSm
200. push rdi ;lpszClassName
201. push rbx ;lpszMenuName
202. push COLOR_WINDOWTEXT; hbrBackground
203. push rbx ;hCursor
204. push rbx         ;hIcon
205. push rsi ;hInstance
206. push rbx         ;cbClsExtra & cbWndExtra
207. db 68h
208. dd WndProc       ;lpfnWndProc
209. push sizeof WNDCLASSEX ;cbSize & style
210. mov ecx,esp ;addr WNDCLASSEX
211. call RegisterClassEx
212. push rbx
213. push rsi ;rsi=400000h
214. push rbx
215. push rbx
216. push cdYSize
217. push cdXSize
218. push cdYPos
219. push cdXPos
220. mov r9d,WS_VISIBLE
221. mov r8,rdi ;offset ClassName
222. mov edx,edi ;offset ClassName
223. xor ecx,ecx
224. sub esp,20h ; dwExStyle
225. call CreateWindowEx
226. @@     lea ecx,msg
227. xor edx,edx
228. xor r8d,r8d
229. xor r9d,r9d
230. call GetMessage
231. cmp msg.wParam,VK_ESCAPE;user press ‘Esc’?
232. je wmDESTROY
233. lea ecx,msg
234. call DispatchMessage
235. jmp @b
236. WinMain endp
237. .data
238. ClassName db ‘Tree #1 Fractal’,
239. bi BITMAPINFO <<28h,cdXSize,-cdXSize,1,32,,,,,,>>
240. bufDIBDC dq ?
241. pMainDIB dq ?
242. Scale dd 900.0
243. ShiftX dd 320.0
244. ShiftY dd 405.0
245. end

Результат

Объяснение исходного кода программы HelloWorld

Теперь в двух словах о том, как работает программа HelloWorld. Когда процессор выполняет нашу программу, он считывает машинные команды из оперативной памяти. Откуда в памяти возьмется наша программа? Ответ: с одного из носителей, коими могут быть жесткий диск, дискета, флешка, компакт-диск или локальная сеть. Кто загрузит программу с носителя в оперативную память? Ответ: процессор, который сразу после включения начинает выполнять программу, записанную в BIOS — микросхеме памяти, которая хранит программу, которая проецируется на адресное пространство процессора и которая заставляет процессор перебирать все носители и искать на них т. н. загрузочный сектор — блок данных размером 512 байт, в последних двух байтах которого содержится т. н. сигнатура загрузочного сектора. Найдя загрузочный сектор, процессор копирует его с носителя в оперативную память по адресу 0x7C00 и переходит к выполнению машинной инструкции, расположенной по этому адресу. Чтобы рассчитать адреса меток, компилятор должен знать, по какому адресу будет расположена наша программа — для этого мы используем директиву

org 7C00h

Заметим, что директива никак не влияет на расположение кода внутри двоичного файла, она влияет только на адреса, на которые указывают метки.
Чтобы поместить в последние два байта (всего в секторе 512 байт) сектора сигнатуру загрузочного сектора (байты 55h, AAh), используем в конце файла директиву times:

finish
    times 510-finish+start db
    db 55h, 0AAh ; boot sector signature

После включения процессор работает в 16-разрядном режиме (т. н. реальный режим работы процессора). Две ассемблерные команды, имеющие одно и то же мнемоническое обозначение, будут иметь разные машинный код в зависимости от режима работы процессора (режимов на сегодняшний день существует три: реальный (16-разрядный), защищенный (32-разрядный) и длинный (64-разрядный)). Поэтому компилятор должен знать, какой машинный код ему генерировать, 16-, 32- или 64-разрядный — для этого мы используем директиву

use16

Настройка сегментных регистров:

start
    jmp far dword 0x0000entr ; makes CS=0, IP=0x7c00
entr
    xor  ax, ax     ; ax = 0
    mov  ds, ax     ; setup data segment ds=ax=0
    mov  ss, ax     ; setup stack segment ss=ax=0
    mov  sp, 0x7C00 ; stack will grow starting from 0x7C00 memory address

Зачем помещать нули в сегментные регистры? Дело в том, что мы не знаем, каковы значения этих регистров в момент запуска программы. Единственное, что мы знаем — это что наша программа будет загружена по адресу 0x7C00 и что первая машинная команда будет выполнена. В то же время, наша программа рассчитана на то, что в сегментных регистрах cs и ds будут нули, т. е. все метки в программе обозначают смещения относительного базового адреса, равного нулю. Стек мы пока не используем, но это пока — нелишним будет проинициализировать и регистры ss и sp.

Как вывести текстовую строку на экран. После старта процессора в реальном режиме в оперативную память из BIOS загружена таблица прерываний и загружены обработчики прерываний. Среди них есть программные прерывания — те, обработчики которых можно вызвать командой int. Эти прерывания по сути являются функциями, которые BIOS предоставляет нашей программе, и эти функции позволяют осуществлять ввод-вывод, в том числе на экран компьютера. Функции BIOS могут принимать параметры через регистры. Например функция int 10h принимает два параметра: параметр ah=0Eh уточняет задачу функции — «записать символ в видеопамять»; параметр al — ASCII-код символа, который надо записать в видеопамять. И мы последовательно в цикле помещаем в регистр al символы строки «Hello World!» и вызываем прерывание int 10h:

puts_loop
    lodsb           ; load to al the next charachter located at address in memory (si is incremented automatically because direction flag DF = 0)
    test al, al     ; zero in al means the end of the string
    jz   puts_loop_exit
    int  10h        ; call BIOS standard video service’s function
    jmp  puts_loop
puts_loop_exit

Некоторые функции BIOS приведены на странице OsDev.org — BIOS.
Заканчивается программа инструкцией , которая останавливает работу процессора. Из этого состояния он может быть выведен только прерыванием (как немаскируемым, так и маскируемым) или перезагрузкой (reset).

В следующей заметке я расскажу о настройке проекта osdevlearning, который размещен на BitBucket, и в который я буду помещать наши эксперименты по изучению архитектуры Intel x86-64.