아직도 어셈블리 언어가 필요한가.
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어셈블리 언어의 지식은 고속 연산 루틴을 작성하기 위해서만 필요한 것이 아니라. 마이
크로 컴퓨터의 시스템을 잘 알기 위하여 필요한 것이다.
메모리 상의 데이터나 I/O 기기를 직접 액세스 하는 등, 고급언어에서는 할 수 없는 조작
을 할 수 있다 라는 것이다.
CPU 가 이해할 수 있는 것은 수치로 기술된 명령밖에 이해할 수가 없습니다.
의사 명령이 확충된 매크로 어셈블러:
직접 기계어로는 번역되지는 않지만 번역할 때 어셈블러에 의해 참조되는 것입니다.
어셈블리 언어란: 기계어와 1 대 1로 대응된 명령을 기술하는 언어
어셈블러란: 어셈블리 언어로 쓰인 소스를 번역 기계어 프로그램을 작성해주는 프로
그램.
MASM 은 모듈별 개발이 용이하므로 축적된 소프트웨어를 유효하게 활용할 수 있다.
MASM에 의한 어셈블러 개발법 : 아스키 문자열로써 저장하는 형태의 에디터라면 무엇
이든 사용할 수 있다.
링커의 역할:
몇 가지 의 파일을 합쳐서 하나의 프로그램으로 만드는 것이 링커의 역할이고 링커에
입력이 되는 파일이 중간 파일인 오브젝트 파일입니다.
라이브러리의 사용법:
모듈별로 개발된 오브젝트 파일 파일을 합쳐서 하나의 라이브러리 파일이라는 것을
작성해둡니다. 링크 시에 라이브러리를 지정하는 것만으로도 그중에서 필요한 오브
젝트 파일만을 자동으로 꺼내어져 결합하는 것이 가능합니다.
CPU는 기계어를 어떻게 이해하나
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컴파일러 언어: 기계어로의 번역 작업을 한꺼번에 합쳐서 수행해 버린 뒤에 실행
인터프리터 언어:조금씩 번역하면서 실행
1이나 0의 정보의 양을 1 비트(bit)
8비트를 한조로 1바이트(byte)
16 비트 CPU 란? :
CPU 내의 레지스터가 16비트의 크기, 주변장치와 데이터의 교환을 하는 데이터 버스가
16개 있다. (16 비트 = 2 바이트 = 1 워드 )
CPU의 동작은 2 바이트를 하나의 단위로 서 실행하고 있어 워드(= 2바이트) 단위로
데이터를 조작하는 경우의 쪽이 효율이 좋게 되도록 설계되어 있으므로 효율이 좋은
프로그램을 작성할 때는 이것을 고려해볼 필요가 있다.
특히 , 데이터를 액세스 할 때는 0 번지와 1번지 2번지와 3번지 이러한 식으로 짝수 홀
수 순으로 조합하여 실행하면 , 한 번에 두 바이트의 데이터를 읽기 쓰기가 가능하므로
처리의 효율이 향상됩니다.
8068의 레지스터의 구성
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+---------------+
AX:| AH AL | Accumulator Register ---------+ General-purpose
BX:| BH BL | Base Register | Register
CX:| CH CL | Counter Register |
DX:| DH DL | Data Register |
| SP | Stack Pointer |
| BP | Base Pointer |
| SI | Source Index |
| DI | Destination Index (선행 인덱스) -+
| |
| IP | Instruction Pointer
|FLAGS H, FLAGS L| Flag Register
| CS | Code Segment Register ----------+ Segment Register
| DS | Data Segment Register |
| SS | Stack Segment Register |
| ES | Extra Segment Register -------+
+---------------+
*. 주의
CS:코드 세그먼트-CPU가 실행해야 될 명령이 저장되어 있는 세그먼트의 시작을 나타냄
SI:소스 인덱스 - 번지의 간접 지정에 사용 , 특히 스트링 명령에 있어서는
메모리로부터 레지스터로 데이터를 전 송하기 위한 전송 측 번지의 지정
DI:데스티네이션 인덱스 - 번지의 간접 번지에 사용 , 특히 스트링 명령에 있어서는
레지스터로부터 메모리에 데이터를 전 송하기 위한 수신 측 번
지를 지정할 때 사용
세그먼트의 개념
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8086은 1M 바이트까지의 메모리를 취급할 수가 있습니다.
1M 바이트는 2의 20승 이므로 번지 데이터로서 20비트가 필요하게 되는 것입니다.
8086 레지스터는 16비트 크기밖에 없으므로 2개의 레지스터를 조합시켜 20비트의 번
지를 나타내는 방식을 취한다.
예:
2000 H ---> 세그먼트 레지스터
+ 3456H ---> 오프셋 IP 나 BX, SI (데이터를 읽고 쓸 때)
------
23456H 오프셋이란 : 어떤 기준 번지로부터의 변위(차이)를 나타낸다.
오프셋 번지는 BX, SI, IP 등의 레지스터에 의해 나타내는 것 외에
직접 수치로 지정될 수도 있습니다.
0H +--------+메모리
세그먼트 레지스터 ---->20000H--->+--------+
| |
오프셋 번지 ----> 3456H --+--------+-->23456H
| | 물리 번지
오프셋 값만을 지정하면 자동적으로 세그먼트 레지스터의 값은 더하여 계산된다.
따라서 세그먼트 레지스터의 값을 한번 설정해놓으면 , 세그먼트 베이스로부터 64KB 이
내의 번지는 오프셋 번지를 지정한 느겠만으로 표시할 수 있다.
세그먼트 레지스터의 용도
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CPU 가 명령을 읽어낼 때:
CS:IP의 값으로부터 물리 번지를 생성 , 그 번지로부터 명령을 꺼낸다.
데이터를 전송하는 경우:
DS: 와 OFFSET (오프셋) 번지로부터 데이터가 저장되어있는 물리 번지를 계산
스택 동작을 수행할 때:
SS:SP로부터 스택 동작을 수행하는 번지를 계산
세그먼트는 서로 전부 혹은 일부가 중복되어도 상관이 없으므로 필요하다면 몇 개의
세그먼트를 같은 물리 번지에 배치할 수도 있습니다.
명령의 개략적인 해설
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데이터 전송 명령: MOV
사칙연산 명령 : ADD: 덧셈, ADC:덧셈, SUB:뺄셈, SBB:뺄셈
MUL: 곱셈, IMUL:부호 달린 곱셈,
DIV: 나눗셈, IDIV:부호 달린 나눗셈
CBW: 바이트에서 워드로 부호 확장
CWD: 워드에서 더블 워드로 부호 확장
INC: 하나 증가
DEC: 하나 감소
논리 연산. 쉬프트 명령:AND: 논리곱, OR: 논리합,
XOR: 배타적 논리합, NOT:부정 , NEG: 부호 반전
SHL: S는 shift , H는 0을 넣을 것인가 , L 은 left
ROR: R은 Rotate,
비교 분기 명령: CMP, JMP는 무조건 분기,
Above(크다), Below(작다.) , Greater( 부호를 포함해서 크다.)
Less(부호를 포함해서 작다) , Equal( 같다), Not(부정)
LOOP: 반복
LOOPE: loop if equal ----+ 조건부 반복
LOOPNE: loop if not equal ---+
CALL: 서브루틴으로 분기
RET: 서브루틴으로부터 원래의 루틴으로 돌아올 때에
스트링 명령: LODS: 메모리로부터 레지스터에 데이터를 로드
STOS: 메모리에 데이터를 저장하는 명령
LODS, STOS는 메모리의 번지 지정 방법이 SI 혹은 DI레지스터를
사용하여 간접 지정으로 정해지기 때문에 미리 SI, DI에 번지를
세트 해 두어야 한다.
LODSB, STOSW, MOVSB, MOVSW: 블록 전송
단독으로 1바이트, 1 워드의 데이터를 전송
RET(repeat) 명령과 조합시켜 사용하면 cx 레지스터가 지정
하는 횟수만큼 반복하여 데이터를 전송합니다.
이때 번지는 자동으로 갱신되어가므로 한 명령으로 연속된 여러
데이터를 전송할 수가 있습니다.
스트링 명령에는 그밖에도 데이터의 전송은 하지 않고 레지스터와 메모리의 내용을
비교만 하는 SCAS(scan string),
메모리끼리의 내용을 비교하는 CMPS(compare string)
이들 명령은 REPE(repeat until equal)
REPNE(repeat until not equal) 명령과 조합함으로써 일치하는
데이터가 얻어질 때까지 , 혹은 일치하지 않는 데이터가 얻어질
때까지, 메모리 상의 데이터를 탐색할 수가 있습니다.
SCASB
REPE SCASW
REPNE CMPSB
REPE CMPSW
I/O 명령: LSI에 명령을 보낸다든지 데이터를 얻는다든지 하기 위한 명령이 I/O 명령
I/O 포트에 데이터를 보내는 명령이 OUT
I/O 포트에 데이터를 얻는 명령이 IN
포트의 번호는 직접 수치 혹은 DX 레지스터를 사용하여지정
데이터는 AX 혹은 AL 레지스터를 이용하여 전송
인터럽트 명령: INT (interrrupt) 다음에 번호를 지정
인터럽트 처리 루틴으로부터 원래의 루틴으로 돌아오려면
IRET(interrupt return)을 사용
CPU 제어 명령: 주로 8086의 cpu가 수치 연산 프로세서 8087과의 사이에서 데이터를 전
송한 다든지 주변 장치로부터 READY 신호가 올 때까지 실행을 정
지하고 기다린다든지 하기 위한 명령입니다.
WAIT, ESC, LOCK, HLT : 외부 주기
MOT: 아무 수행도 하지 않음
그 밖의 명령 : 레지스터 혹은 메모리의 내용을 스택 영역으로 대피 복귀시키기 위한
PUSH , POP ,
플래그 레지스터를 스택으로 대피 복귀하는 PUSHF, POPF
두 개의 레지스터 혹은 메모리의 데이터를 교환하는 XCHG
한 바이트씩 나열된 데이터의 N 번째 의 것을 꺼내는 XLAT
플래그 레지스터를 직접 제어하는 :
STC(set carry flag), CLC(clear carry flag),
CMC(complement carry flag),
STD(set direction flag) , CLD(clear direction flag),
STI(set interrupt-enable flag)
CLI(clear interrupt-enable flag)
LAHF(load AH from flags ), SAHF(store AH to flags) :
플래그 레지스터 하위 8바이트와 AH 레지스터의 데이터를 전송
AAA(ASCII adjust for addition ),
DAA(decimal adjust for addition),
AAS(ASCII adjust for subtract),
DAS(decimal adjust for subtract),
AAM(ASCII adjust for multiply ),
AAD(ASCII adjust for division) :
플래그 레지스터 하위 8바이트와 AH 레지스터의 데이터를 전송
(이상 모두 오퍼랜드를 갖지 않음)
LEA(load effective address):실효 번지를 로드
LDS(load data segment register),
LES(load extra segment register ):
세그먼트 레지스터를 포함하는 실효 번지를 로드함
명령의 구성
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L1: MOV AX, BX ;comment
+-----+ +----------+ +-------------+ +-------------+ +----------+
|라벨 | |작동 코드 | |제1 오퍼랜드| |제2 오퍼랜드| |설명문 |
+-----+ +----------+ +------+------+ +-------+-----+ +----------+
^----------------+
조작의 방향
명령에 대해서는
제2 오퍼랜드로부터 제1 오퍼랜드의 방향으로 조작이 이루어집니다.
L1: 과 같은 명령은 직접적으로 는 기계어 코드로 번역되지 않고 , 분기 명령 등에서
참조될 때에. 번지의 계산에 사용됩니다.
이와 같은 명령을 의사 명령이라고 말하고 , 어셈블리 프로그램을 작성하는데
없어서는 안 되는 것입니다.
의사 명령이란 무엇인가.?
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어셈블러가 소스(source) 프로 그래을 기계어 코드로 변환할 때에는 필요한 지시를 어셈
블러에게 행하는 것입니다.
장소(번지)를 지정하는 라벨
L1: MOV AX, BX
............
............
JMP L1 ------> L1 번지로 무조건 뛰라는 명령
변수 이름은 메모리 상의 번지를 지정한다.
MOV AX, DATA1----> DATA1 번지에 있는 메모리 워드 1234H를 AX에 전송하는
....... 간접 번지 지정방식으로 데이터 전송
.......
DATA1 DW 1234H
|
+---------> define word 란 변수정의 의사 명령
PTR - 데이터의 타입을 나타낸다. BYTE PTR
SEGMENT - 세그먼트 이름을 선언 MAIN SEGMENT PARA PUBLIC 'CODE'
PUBLIC - 외부 참조 가능임을 나타낸다. PUBLIC PROC1
IF - 조건 어셈블을 지정 IF IBMPC EQ TRUE
.........
ENDIF
의사 명령에는 절대 필요한 것과 그렇지 않은 것이 있다.
시스템 호출이란 무엇인가?
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입출력을 위한 시스템 호출(system call):
시스템에 준비되어 있는 기본 루틴을 사용하기 위한 방법
인터럽트와 시스템 호출은 거의 비숫하다.
MS-DOS에서는 주로 인터럽트의 21H 번을 사용 , 그중에서 서브 커멘드( subcommand)
를 사용한다.
시스템 호출을 사용하면 프로그램을 효율적으로 개발을 할 수가 있다.
그러나. 주의 사항도 있습니다.
1) 다른 OS 상으로 이식을 할 때에는 그대로 금방 이식할 수가 없다
2) 입출력 외의 루틴은 1) 독자적으로 작성하든지 2) ROM 내의 루틴을 이용
전자의 경우 프로그램 개발에 방대한 시간을 걸린다.
후자의 경우 타 기종과의 호환성이 사라진다는 문제 점이 있습니다.
그래서 이 부분은 어셈블러에 의한 프로그램의 개발에 있어서 큰 문제입니다.
(실수 연산을 고급언어에 맡겨 링크하는 방법 등을 생각할 수 있다.)
이러한 문제로 시판되는 소프트웨어 중에서는 직접 BASIC ROM의 루틴 등을 사용하고
있는 것이나 특수한 인터럽트 처리를 사용하고 있는 것도 있어서 MS-DOS 상에서는 뜨지
만 IBM-PC 이외의 기종에서는 동작하지 않는 것도 있다.
기능의 발달과 범용성의 확대라는 두 가지 방향에는 모순되는 측면이 있다.
어셈블러의 사용법
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오브젝트 파일 이란 : 어셈블의 결과 출력되는 기계어의 중간 파일
소스 리스팅(source listing): 소스 파일 과 어셈블의 결과 출력된 기계어를 대응시킨
리스트 화일
크로스 레퍼런스(cross reference): 라벨이나 변수 이름 이 여기서 정의되어 어디에
서 참조되고 있는가를 리스트 하는 파일입니다.
링크의 실행
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링커의 역할은 몇 개의 오브젝트 파일을 합쳐서 하나의 프로그램으로 한다든지,
라이브러리로부터 필요한 루틴을 꺼내어서 프로그램에 결합하는 것에 있습니다.
오브젝트 모듈 (object module) - 어셈블의 결과 출력되는 오브젝트 파일
다른 모듈과 결합 - + 기호를 사용
실행파일 (run file ) - 링커에 의해 작성된 실행가능 화일
리스트 화일 - 실행가능 화일 중에서 세그먼트나 프로시듀어의 번지나 길이를 나타냄
링크의 결과 다음과 같은 메시지가 나오고 링크가 끝납니다.
Warning: no STACK segment
There was 1 error detected
스택 세그먼트는 설정하지 않아도 OS 가 자동적으로 설정해 주는 것으로 되어있으므로
그대로 실행할 수가 있습니다. ( 다른 에러를 무시할 수는 없습니다.)
COM 파일은 EXE 파일을 변환하여 만듭니다.
EXE2BIN을 이용 확장자가 .BIN 을 만들고 , 확장자명인 BIN 을 변경하면 됩니다
EXE와 COM 화일중 COM 파일이 먼저 실행된다.
스택 세그먼트가 선언되어 있는 EXE 파일은 변환할 수 없다.
COM 모델과 EXE 모델과는 세그먼트의 초기 설정 등에 차이가 있다
디버그의 사용법
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디버그는 프로그램을 조금씩 실행시키면서 레지스터나 메모리의 내용을 살펴보는 것
으로서, 프로그램이 기대한 대로 동작하고 있는가를 살피기 위한 TOOL입니다.
본질적인 알고리즘의 잘못을 찾아내는 것은 쉽지 않지만 어느 부분이 폭주해 버리는
가라는 것은 알 수 있습니다.
EXE 모델과 COM 모델
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EXE 모델은 비교적 큰 프로그램에 COM 은 모델이 비교적 작은 프로그램에 사용된다
MS-DOS에서는 실행 가능 프로그램이 메모리 상에 로드되었을 때에 프로그램의 직전에
PSP(Program Segment Prefix)라고 부르는 부분이 설정되고, 그다음에 프로그램 본체가
놓입니다. PSP는 전부 100H 바이트가 있어서 프로그램 실행에 필요한 여러 가지
정보가 들어있습니다.
EXE 모델
DS와 ES 가 PSP의 시작을
CS 가 프로그램의 시작을 나타내도록 세트 됩니다.
SS는 특별히 지정하지 않으면 CS와 같은 값이 됩니다.
프로그램의 실행은
CS 내의 IP로 나타내는 번지부터 시작됩니다.
시작 번지는 특별히 지정하지 않으면 0
임의의 번지부터 시작하려면 (소스 프로그램의 END 문으로 지정한다.)
(주의)
DS와 ES 가 PSP의 부분을 지정하고 있으므로 프로그램 중에서 DS 및 ES를 사용
할 때는 반드시 자기가 설정을 다시 하지 않으면 안 된다.
*. EXE 모델의 세그먼트의 초기치
| |
하위 번지+-------------+---->DS, ES
| PSP100바이트|
+-------------+-----> CS, (SS)
| 프로그램 |-----> CS:IP(시작 번지)
상위 번지+-------------+
| |
COM 모델
COM 파일을 로드하였을 때 에는 CS, DS, ES, SS의 4개가 모두 일치하여
PSP의 시작을 지시하도록 세트 됩니다.
프로그램의 본체는 100H 바이트의 PSP 직후에 놓이고 선두로부터 실행,
IP의 초기치는 100H로 세트 됩니다.
소스 프로그램을 작성할 때에도 ORG 명령을 사용하여 시작 번지를 100H 번 지부터 설정
동시에 프로그램의 시작에 라벨을 붙여서 END문에 의해서 시작 번지를 지정하지 안
오면 안 됩니다.
또한 COM 파일에서는 세그먼트의 값을 변경하면 안 됩니다.
*. COM 모델의 세그먼트의 초기치
하위 번지| |
+------------+---> CS, DS, ES, SS
|PSP100바이트|
+------------+---> CS:IP(=100H)
| 프로그램 | 시작 번지
상위 번지+------------+
| |
디버그의 실제
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A> DEBUG SAMPLE.EXE
_ ------------> 디버거의 프롬프트
레지스터 내용을 표시하는 R 코멘트
역 어셈블 U 코멘트
실행을 하는 G 코멘트
실행 커멘드(GO)의 시작 번지는 = 을 사용 _ G=0, F
디버거를 끝내는 Q
다음 메시지가 나왔을때 한번더 실행을 하려고 하면 폭주해 버린다.
Program terminated normally
의 메세지가 나오면 일단 디버거를 마친다음 에 다시 처음부터 시작해야 한다.
프로그램의 수정법
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디버거를 기동후 파일을 로드하는 법: N 커멘드
파일을 로드하는 : L 커멘드
_NSAMPLE.EXE
_L
1 스텝씩 실행하는 : T 커멘드
_T=100,20 20은 20 스텝
T 커멘드는 서브루틴이나 인터럽트 처리 루틴의 내부까지 실행
그래서 인터럽트 처리 루틴이나 서브루틴을 만났으면
그것을 건너 뛸필요가 있습니다.
서브루틴을 건너뛰려면 : G 커멘드
_G12F
1행을 어셈블 : A 커멘드
_A8
2242:0008 CMP DL,5F
2242:000 B
메모리 내용을 직접 바꿔 써넣으려면 대치(substitute) 명령인: S 커멘드
단 한 행씩 바꿔 쓴 앞뒤의 바이트수가 변화되면 파괴됩니다.
수정한 파일을 원래의 디스켓에 써넣으려면 기록(WRITE) 명령인: W 커멘드
단 실행 가능 파일인 EXE 나 COM 파일은 바꾸어 써넣을 수가 없습니다.
이것은 디버거가 파일을 메모리상에 로드할 때에 특별한 처리를 하여 실행이 가능한
상태로 만들어 놓고 있기 때문입니다.
보통은 디스크 상의 이미지 (image)가 그대로 메모리에 상에 로드되기 때문에 수정하
여 다시 써넣을 수가 있지만 , 이들 파일은 디스크 상의 이미지와 메모리 상의 이미지가
차이가 있으므로 불가능한 것입니다.