L’Assembly x86

Il Processore 8086

Caratteristiche del Processore 8086

  • Frequenza 8 MHz
  • BUS DATI a 16 bit
  • BUS INDIRIZZI a 20 bit (20 bit=>1 Mb di memoria, da 00000h a FFFFFh)
  • MULTIPLEXAGGIO bus dati e indirizzi : dati ed indirizzi viaggiano sulle stesse linee fisiche,ma in tempi diversi
  • 14 Registri interni a 16 bit (4 utilizzabili come coppia di registri a 8 bit)
  • Struttura a Pipeline (EU e BIU) : mentre la EU sta eseguendo un‘istruzione la BIU ne precarica altre nella coda di
    prefetch
  • Set di 70 istruzioni di base: operazioni aritmetiche (binarie e BCD) su numeri con e senza segno a 8 e 16 Bit, manipolazione di stringhe, operazioni logiche, istruzioni di salto
x86 o PC Compatibile

Il Modello di Programmazione, cioè quella parte dell’architettura del microprocessore accessibile al programmatore composta da Registri e Set di Istruzioni, del processore 8086 è chiamato x86 o PC compatibile.

I principali Registri, tutti a 16 bits, del processore 8086 sono:

Il Registro Accumulatore (AX) è quello che viene generalmente usato per le operazioni logiche ed aritmentiche sui dati.
Il Registro Base (BX) iene utilizzato principalmente per memorizzare l’indirizzo di partenza di una cella di memoria; a tale indirizzo viene sommato un OFFSET in modo da ottenere un indirizzo finale per identificare una cella di memoria sulla quale leggere o scrivere.
Il Registro Contatore (CX) viene usato per effettuare il conteggio all’interni dei cicli, per operazioni di rotazione e scorrimento o per le istruzioni di gestione dell’I/O.
Il Registro Dati (DX) è utilizzato in modo analogo all’Accumulatore o per effettuate la lettura e la scrittura sui dispositivi I/O.

La Stack è un’area di memoria della memoria centrale dove i dati vengono accatastati.
I Registri legati alla Stack sono lo Stack Pointer (SP) e lo Stack Segment (SS).
l’SS è l’indirizzo del segmento di memoria e lo SP l’offset della cima dello Stack:

L’8086 è costituito da due sottoinsiemi che operano in modo parzialmente indipendente a asincrono:

  • EU (Execution Unit) costituisce la parte della CPU che elabora
    – Registri General Pourpose (AX, BX, CX, DX)
    – Registri Speciali (PSW e Flag)
    – Unità di controllo (EU control)
    ALU
  • BIU (BUS Interface Unit) gestisce l’indirizzamento, il prelievo dei dati e delle istruzioni dalla memoria e gestisce il colloquio con i dispositivi esterni
    – Logica di controllo dei BUS
    – Registri di Segmento (CS, DS, SS, ES)
    – Registro Program Counter (IP)
    – Registri Puntatore (BP, SP, DI, SI)
Linguaggio ASSEMBLER

Il linguaggio Assembly si distingue dagli altri linguaggi perchè possiede una corrispondenza uno a uno con il linguaggio macchina, quindi per ogni codice operativo delle istruzioni di una CPU esiste una corrispondente istruzione in Assembly.

Per il motivo che è strettamente legato all’architettura del processore l’Assembly non è un linguaggio portabile.

Il set di istruzioni Assembler Intel 8086 può essere suddiviso nelle seguenti classi:
– Istruzioni di trasferimento: mov, push, pop, …
– Istruzioni aritmetiche: add, sub, cmp, mul, div, …
– Istruzioni logiche: and, or, xor, not, …
– Istruzioni di manipolazione di bit: shl, shr, …
– Istruzioni di controllo: jmp, call, ret, jg, jge, loop, …
– Istruzioni di input/output: in, out, …
– Istruzioni di manipolazione di stringhe: movs, stos, lods, …
– Istruzioni di controllo dello stato della macchina: hlt, wait, …

Un PROGRAMMA ASSEMBLY deve, per prima cosa,  dichiarare come viene utilizzata la memoria e come viene suddivisa nei 4 segmenti fondamentali (Dati DS, Stack SS, Codice CS, Extra ES).
I Segmenti vengono dichiarati attraversi Direttive (standard o semplificate).
La Struttura tipica di un programma Assembly è la seguente:

     
    TITLE Titolo Programma
     .MODEL small                    ; identifica la dimensione dei Segmenti in uso
     .STACK 100h                       ; valore inizializzato puntato da SS
     
     .DATA                                     ; Data Segment: dati puntati da DS
     Dichiarazione variabili
     
     .CODE                                    ; Code Segment: istruzioni codice puntato da CS
     .STARTUP                             ; direttiva che determina i valori per DS e ES
     
               Codice del programma
     
               ; servizio DOS di chiusura del programma
               mov ah,4ch
               int 21h
               END
     

Nella Dichiarazione delle variabili oltre al nome occorre definire il tipo di memoria ed il contenuto, es:

[nome]          [tipo]   [contenuto]                     

Messaggio     DB       “Salve Mondo”,13,10,’$’

dove Messaggio è il nome della variabile, DB il tipo di memoria allocata (Byte) e “Salve Mondo”,13,10,’$’ il valore della stringa memorizzata (è il concatenamento di  “Salve Mondo” + \r + \n + terminatore stringa ‘$’, obbligatorio in caso di stringhe).

Il FORMATO DELLE ISTRUZIONI di un programma Assembly si sviluppa su 4 colonne:

[Etichetta:]   Istruzione/Direttiva   [Operando, Operando]   [;Commento]

L’Etichetta (Label) consente di dare un nome simbolico alle istruzioni da utilizzare come operando nei salti o nelle procedure

Istruzioni e Direttive possono essere scritte in maiuscolo o in minuscolo. Le Istruzioni sono parole chiave che identificano le oprazioni da eseguire (esempio MOV, ADD). Le Direttive sono istruzioni particolari che dialogano con l’assemblatore e iniziano con il carattere punto (esempio .CODE)

Gli Operandi sono la combinazione di 3 tipi di dati: registri (esempio AX, CX), cella di memoria (esempio puntatore [SI], nome variabile), dato immediato (valore numerico).

I Commenti servono per rendere più leggibile il programma, soprattutto nei linguaggi poco leggibili come l’Assembly, e sono preceduti dal punto e virgola ;

Il programma deve quindi essere salvato con estensione .asm, ed il suo nome deve avere una lunghezza massima di 8 caratteri.

nome.asm

e deve essere posizionato all’interno della cartella TASM/BIN.

I METODI DI INDIRIZZAMENTO sono i sistemi utilizzati dalle istruzioni per accedere agli operandi.
Le operazioni svolte dalle istruzioni possono avere 1 operando o 2 operandi.
Ogni istruzione di Assembly deve specificare alla CPU il metodo di accesso ai dati (dipendente dal metodo di indirizzamento o del registro sul quale operano) attraverso quello che è il codice operativo dell’istruzione (codice macchina).
La CPU non è in grado di trasferire direttamente i dati da memoria a memoria; il dato deve sempre passare per un registro.

I vari tipi di indirizzamento possibile sono:
Indirizzamento Immediato, l’operando dell’istruzione è contenuto nel codice operativo dell’istruzione stessa ed è quindi una costante (esempio MOV AX, 05)

Indirizzamento a Registro, l’operando dell’istruzione è contenuto all’interno di un registro (esempio MOV AXBX)

Indirizzamento Diretto, in questa modalità l’operando dell’istruzione è contenuto a partire dalla cella di memoria il cui indirizzo è contenuto nel codice dell’istruzione stessa. Il dato è quindi una variabile di posizione costante (esempio NEG variabile1)

Indirizzamento Indiretto, l’operando dell’istruzione è contenuto a partire dalla cella di memoria il cui indirizzo è contenuto in un registro puntatore. Il dato è quindi una variabile di posizione variabile (esempio MOV AX, [BX])

Indirizzamento Indicizzato, l’operando dell’istruzione è contenuto a partire dalla cella di memoria il cui indirizzo è calcolato dalla somma di 2 registri in cui il primo è considerato puntatore alla base di un blocco di memoria mentre il secondo è considerato spiazzamento, cioè spostamento all’interno del blocco di memoria. Il calcolo di questa somma tra registri è effettuato internamente, pertanto il dato è una variabile di posizione doppiamente variabile perchè può variare sia il contenuto del registro puntatore sia quello dell’indice (esempio MOV [BX+SI], CX o MOV ES:[BX], AL)

Indirizzamento Implicito, l’operando non viene specificato in alcun modo in quanto implicitamente dichiarato nel codice operativo dell’istruzione stessa.

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