Programación básica

Ensamblador (y ligador) a utilizar

Ensamblador. El lenguaje ensamblador es un lenguaje de bajo nivel que se comunica directamente con el hardware de la máquina. El termino ensamblador se refiere a un tipo de   programa   informático   que   se   encarga   de  traducir   un   fichero   fuente   escrito   en  un lenguaje   ensamblador,   a   un   fichero   objeto   que   contiene   código   máquina,   ejecutable directamente por el microprocesador.  

El programa lee el fichero escrito en lenguaje ensamblador y sustituye cada uno de los códigos   nemotécnicos   que   aparecen   por   su   código   de   operación   correspondiente   en sistema binario para la plataforma que se eligió como destino en las opciones especificas del ensamblador.

Enlazador: es parte del proceso de ejecución, convierte el código máquina y enlaza losdistintos módulos del programa.

Características

•  El   código   escrito   en   lenguaje   ensamblador   posee   una   cierta   dificultad   de   ser entendido ya que su estructura se acerca al lenguaje máquina, es decir, es un lenguaje de bajo nivel.
•  El lenguaje ensamblador es difícilmente potable, es decir, un código escrito para un microprocesador, puede necesitar ser modificado, para poder ser usado en otra máquina distinta.
• Con   el   lenguaje   ensamblador   se   tiene   un   control   muy   preciso   de   las   tareas realizadas   por un microprocesador   por lo   que se   pueden crear segmentos   de código difíciles y/o muy ineficientes de programar en un lenguaje de alto nivel, ya que, entre otras cosas, en el lenguaje ensamblador se dispone de instrucciones del CPU que generalmente no están disponibles en los lenguajes de alto nivel.

Podemos distinguir entre dos tipos de ensambladores:

Ensambladores modulares: 32 bits o de alto nivel, son ensambladores que aparecieron como respuesta a una nueva arquitectura de procesadores de 32 bits, muchos de ellos teniendo compatibilidad hacia atrás pudiendo trabajar con programas con estructuras d 16bits.

Ensambladores básicos:   Son de muy   bajo nivel, y   su tarea consiste básicamente en ofrecer nombres simbólicos a las distintas instrucciones y parámetros.

Un ligador es un programa que enlaza todos los programas o módulos obteniendo lo que denominamos   programa   ejecutable, es   un   programa   que   enlaza   distintos   módulos   o programas que poseen subprogramas, además incorporan las denominadas rutinas de librerías en caso de solicitarlas el propio programa.

Sus principales funciones son:

Enlazar código intermedio compilado independientemente en un solo módulo de carga resolviendo   las   diferencias   entre Tokens,   es   reducir   procedimientos   traducidos   por separado y enlazarlos para que se ejecuten como una unidad llamada programa binario ejecutable.

Ciclos numéricos

Un ciclo, conocido también como iteración, es la repetición de un proceso un cierto número de veces hasta que alguna condición se cumpla. En estos ciclos se utilizan los brincos condicionales basados en el estado de la bandera.

Los ciclos numéricos que se utilizan son los siguientes: instrucción  mp, instrucción  loop, instrucción cmp, instrucción cmps  e instrucción de conteo.

INSTRUCCIÓN JMP

Es una instrucción basada comúnmente para la transferencia de control, un salto es incondicional "ya que la operación transfiere el control bajo cualquier circunstancia. También vacía el resultado de la instrucción previamente procesada: por lo que un programa con muchas operaciones de saltos puede perder velocidad de procesamiento, el formato general para la instrucción JMP  Es: 

[Etiqueta]  |JMP|  (Dirección corta, cercana o lejana)

Instrucción LOOP

La instrucción LOOP  requiere un valor  inicial en el registro CX, en cada iteración, LOOP  de forma automática disminuye 1 de CX.

Si el valor en el CX es cero, el control pasa a la instrucción que sigue;   si el valor en el CX  no es cero, el control pasa a la dirección del operando.

La distancia debe ser un salto corto, desde -128  hasta +127 bites.  Para una operación que exceda este límite, el ensamblador envía un mensaje como un salto relativo fuera de rango. El formato general de la instrucción LOOP

Instrucción CMP

La instrucción CMP  por lo común es utilizada para comparar dos campos de datos, uno de los cuales están contenidos en un registro. El formato general para el CMP  es:

[Etiqueta]  CMP  {registro / memoria}, {registro / memoria / inmediato}

Instrucción CMPS

CMPS  compara el contenido de una localidad de memoria (direccionada por el DS; SI), dependiendo de la bandera de dirección,  CMPS incrementa o disminuye también los registros SI  y DI  en 1 para bytes, en “para palabras " en 4 para palabras dobles. La operación establece las banderas AF, CF, OF, PF, SF, y ZF.

Instrucción de conteo

Se utilizan para decrementar o incrementar el contenido de los contadores:

DEC: esta operación resta 1 al operando destino y almacena el nuevo valoren el mismo operando.

INC: la instrucción suma 1 al operando del destino y guarda el resultado en el mismo operando destino.

Son utilizadas para transferir el flujo del proceso al operando indicado.

JLE: salta si es menor o igual o salta si no es más grande. El salto se realiza si ZF =1 o si   SF es diferente a  OF.

JC: salta si hay  acarreo. El salto se realiza si CF= 1

JE: salta si es igual o salta si es cero, el salto se realiza si ZF esta activada.

Tipos de Ciclos

LOOP (bucle).

Sintaxis:

LOOP desplazamiento

Indicadores: 

Decrementa el registro contador CX; si CX es cero, ejecuta la siguiente instrucción, en caso contrario transfiere el control a la dirección resultante de sumar a IP + desplazamiento. El desplazamiento debe estar comprendido entre -128 y +127.

Ejemplo:

MOV CX,10

BUCLE:.......

.......

LOOP BUCLE

Con las mismas características que la instrucción anterior:

LOOPE/LOOPZBucle si igual, si cero. Z=1 y CX<>0

LOOPNE/LOOPNZ Bucle si no igual, si no cero. Z=0 y CX<>0

TITLE P08LOOP (COM) Ilustración de LOOP

.MODEL SMALL

.CODE

ORG

100H

MAIN

PROC

NEAR

MOV

AX,01

;Iniciación de AX,

MOV

BX,01

;BX y

MOV

CX,01

;CX a 01

MOV

CX,10

;Iniciar

A20:

;Número de iteraciones

ADD

AX, 01

;Sumar 01 a AX

ADD

BX, AX

;Sumar AX a BX

SHL

DX, 1

;Multiplicar por dos a DX

LOOP

A20

;Iterar si es diferente de cero

MOV

AX, 4C00H

;Salida a DOS

MAIN ENDP

END

MAIN

Captura básica de cadenas

Dentro del lenguaje ensamblador no existe el tipo de dato cadena (string en otros lenguajes), por lo que para utilizarla es necesario tratar a las cadenas como un conjunto de caracteres reservados bajo el nombre de una sola variable.

El lenguaje ensamblador cuenta con instrucciones que por su naturaleza sirven para el manejo de cadenas, estas son:

MOVSB:

Mueve un byte desde una localidad de memoria hasta otra.

MOVSW:

Mueve una palabra desde una localidad de memoria hasta otra.

LODSB:

Carga en la parte baja del registro acumulador (AL) el valor de la localidad de memoria determinada por DS:SI.

LODSW:

Carga en el registro acumulador (AX) el valor de la localidad de memoria determinada por DS:SI.

Ejemplo:

Comparación y prueba

La comparación y prueba son instrucciones especiales con las que cuenta el microprocesador, estas son CMP y TEST respectivamente.

Comparación (CMP):

Esta instrucción compara los dos valores que se le den como parámetros y modifica las banderas de signo (SF), de cero (ZF) y de acarreo (CF) según sea necesario.

Ejemplo:

CMP ah,10h: Compara el valor almacenado en el registro ah con el valor 10 hexadecimal.

Prueba (TEST):

Verifica que los valores que se le introduzcan como parámetros sean iguales relizando la operación lógica AND, no almacena ningún resultado pero modifica banderas según sea necesario.

Ejemplo:

TEST al, 1: Verifica que el valor almacenado en al sea 1.

Saltos.

Los saltos son instrucciones que permiten al programador cambiar el orden de ejecución del programa según sea necesario, dentro de ensamblador existen dos tipos de salto principales: condicionales e incondicionales.

Saltos Incondicionales:

Los saltos incondicionales se utilizan mediante la instrucción JMP, la cual transfiere el control a la línea especificada después de la palabra JMP, la cual puede ser un valor directo o una etiqueta.

También se puede contar como un salto incondicional la instrucción CALL, la cual llama una procedimiento y al terminarla devuelve el control a la línea siguiente de donde se inicio la llamada a procedimiento, pero eso se ve con más detalle en la sección 3.1.

Ejemplo:

·         Salto: Etiqueta a la que se hará referencia para el salto incondicional.

·         JMP Salto: Instrucción que indica que el flujo del programa continuara desde la ubicación de la etiqueta Salto.

Saltos Condicionales:

Los saltos condicionales transfieren el control del programa a la ubicación que se les dé como parámetro si al hacer una comparación se cumple la condición establecida en el salto, los saltos condicionales son los siguientes:

JA (Jump if Above):

Salta cuando el valor es superior, su condición es equivalente al salto JNBE (Jump if Not Below or Equal).

JAE (Jump if Above or Equal):

Salta cuando el valor es superior o igual, su condición es equivalente al salto JNB (Jump if Not Below).

JB (Jump if Below):

Salta cuando el valor es menor, su condición es equivalente al salto JNAE (Jump if Not Above or Equal).

JBE (Jump if Below or Equal):

Salta cuando el valor es menor o igual, su condición es equivalente al salto JNA (Jump if Not Above).

JE (Jump if Equal):

Salta cuando el valor es igual.

JZ (Jump if Zero):

Salta cuando el valor es cero.

JNE (Jump if Not Equal):

Salta cuando el valor no es igual.

JNZ (Jump if Not Zero):

Salta cuando el valor no es cero.

JG (Jump if Greater):

Salta cuando el valor es mayor, su condición es equivalente al salto JNLE (Jump if Not Less or Equal).

JGE (Jump if Greater or Equal):

Salta cuando el valor es mayor o igual, su condición es equivalente al salto JNL (Jump if Not Less).

JL (Jump if Less):

Salta cuando el valor es menor, su condición es equivalente al salto JNGE (Jump if Not Greater or Equal).

JLE (Jump if Less or Equal):

Salta cuando el valor es menor o igual, su condición es equivalente al salto JNG (Jump if Not Greater).

Ejemplo:

·         Salto:  Etiqueta a la que se hará referencia para el salto condicional.

·        CMP al, bl: Comparación entre el valor almacenado en al y el almacenado en bl.

·    JG Salto: Instrucción que indica que el flujo del programa continuara desde la ubicación de la etiqueta Salto si el valor de al es mayor al de bl.

Ciclos condicionales.

Dentro de la programación existen ocasiones en la que es necesario ejecutar una misma instrucción un cierto número de veces, el cual no siempre es conocido por el programador o puede cambiar durante la ejecución del programa, para lo que existen los ciclos condicionales, los cuales una vez se cumpla la condición que tienen establecida, dejaran de ejecutarse como ciclo y permitirán que el programa continúe con su flujo normal.

En ensamblador no existen de forma predefinida estos ciclos, pero pueden crearse haciendo uso de los saltos incondicionales, generando ciclos que se repetirán hasta que se cumpla la condición definida por el programador.

Ejemplo:

·         mov al, 0: Asigna el valor cero al registro al.

·         ciclo: Etiqueta a la que se hará referencia para el ciclo condicional.

·         INC al: Aumenta en 1 el valor del registro al.

·         CMP al, bl : Comparación entre el valor almacenado en al y el almacenado en bl.

·         JL ciclo: Instrucción que indica que el flujo del programa continuara desde la ubicación de la etiqueta ciclo si el valor de al es menor al de bl.

Incremento y decremento.

En ensamblador existen dos instrucciones que cumplen con el propósito de aumentar o reducir el valor contenido dentro de un registro.

INC:

Incrementa en uno el valor contenido dentro del registro que se le dé como parámetro.

INC al: Aumenta en 1 el valor del registro al.

DEC:

Reduce en uno el valor contenido dentro del registro que se le dé como parámetro.

DEC al: Reduce en 1 el valor del registro al.

Captura de cadenas con formato.

El capturar cadenas con formato permite el movimiento, comparación o búsqueda rápida entre bloques de datos, las instrucciones son las siguientes:

MOVC:

Esta instrucción permite transferir un carácter de una cadena.

MOVW:

Esta instrucción permite transferir una palabra de una cadena.

CMPC:

Este comando es utilizado para comparar un carácter de una cadena.

CMPW:

Esta instrucción es utilizada para comparar una palabra de una cadena.

SCAC:

Esta instrucción permite buscar un carácter de una cadena.

SCAW:

Esta instrucción se utiliza para buscar una palabra de una cadena.

LODC:

Esta instrucción permite cargar un carácter de una cadena.

LODW:

Esta instrucción es utilizada para cargar una palabra de una cadena.

STOC:

Esta instrucción permite guardar un carácter de una cadena.

STOW:

Esta instrucción es utilizada para guardar una palabra de una cadena.

Instrucciones aritméticas.

Dentro de ensamblador se pueden llevar a cabo las 4 instrucciones aritméticas básicas, cada una de ellas cuenta con su propia función:

Instrucción de Suma ADD:

Suma los operandos que se le dan y guarda el resultado en el primer operando.

Ejemplo

·         ADD al, bl: Suma los valores guardados en los registros al y bl, almacenando el resultado en al.

Instrucción de Resta SUB:

Resta el primer operando al segundo y almacena el resultado en el primero.

Ejemplo:

·         SUB al, bl: Resta el valor de AL al de BL y almacena el resultado en AL.

Instrucción de multiplicación MUL:

Multiplica el contenido del acumulador por el operando, a diferencia de los métodos anteriores, solo es necesario indicar el valor por el que se multiplicará, ya que el resultado siempre es almacenado en el registro AX.

Ejemplo:

·         MUL DX: Multiplica el valor del registro acumulador (AX) por el de DX.

Instrucción de división DIV:

Divide un numero contenido en el acumulador entre el operando fuente, el cociente se guarda en AL o AX y el resto en AH o DX según el operando sea byte o palabra respectivamente. Es necesario que DX o AH sean cero antes de la operación por lo que es necesario utilizar el ajuste de división antes del la instrucción DIV.

Ejemplo:

·         AAM: Ajuste ASCII para la división.

·         DIV  bl: Instrucción que divide los valores en ax y bl.

Manipulación de la pila.

La pila es un grupo de localidades de memoria que se reservan para contar con un espacio de almacenamiento temporal cuando el programa se está ejecutando.

La pila es una estructura de datos del tipo LIFO (Last In First Out), esto quiere decir que el último dato que es introducido en ella, es el primero que saldrá al sacar datos de la pila.

Para la manipulación de la pila ensamblador cuenta con dos instrucciones especificas, las cuales son las siguientes:

Push:

Esta instrucción permite almacenar el contenido del operando dentro de la última posición de la pila.

Ejemplo:

Push ax    El valor contenido en ax es almacenado en el último espacio de la pila.

Pop:

Esta instrucción toma el último dato almacenado en la pila y lo carga al operando.

Ejemplo:

Pop bx       El valor contenido en el último espacio de la pila se almacena en el registro

El siguiente ejemplo muestra como implementar la instrucción XCHG por medio de las instrucciones Push y Pop. Recuerde que la instrucción XCHG intercambia el contenido de sus dos operandos. 

.COMMENT 
Programa: PushPop.ASM 
Descripción: Este programa demuestra el uso de las instrucciones para el manejo de la pila, implementando la instrucción XCHG con Push y Pop 

Obtención de cadena con representación decimal.

En este modo, los datos son proporcionados directamente como parte de la instrucción.

Ejemplo:

Mov AX,34h ;
Copia en AX el número 34h hexadecimal Mov CX,10 ;
Copia en CX el número 10 en decimal
.COMMENT
Programa: PushPop.ASM
Descripción: Este programa demuestra el uso de las instrucciones para el manejo de la pila, implementando la instrucción XCHG con Push y Pop
MODEL tiny
.CODE

Inicio: ;Punto de entrada al programa

      Mov AX,5 ;AX=5

      Mov BX,10 ;BX=10
Push AX ;Pila=5
Mov AX,BX ;AX=10
Pop BX ;BX=5
Mov AX,4C00h ;Terminar programa y salir al DOS

      Int 21h ;
END Inicio
END

Instrucciones lógicas.

Ensamblador cuenta con un grupo de cuatro instrucciones lógicas a nivel de bit, las cuales con excepción de la primera requieren de dos operandos, estas son las siguientes:

NOT:

La instrucción NOT o negación requiere un solo operando y su función es cambiar el estado de los bits del mismo, es decir, cambiar los ceros por unos y los unos por ceros.

Ejemplo:

NOT ax  Se aplica la negación al valor del registro ax.

AND:

Esta instrucción también conocida como producto lógico requiere de dos operandos y su valor será igual a uno cuando los bits que se comparen ambos sean uno.

Ejemplo:

AND ax,bx  Se aplica el producto lógico a los valores de ax y bx.

OR:

La instrucción OR también conocida como suma lógica requiere de dos operandos y su valor será uno si alguno de los bits que compara es uno.

Ejemplo:

OR ax,bx Se aplica la suma lógica a los valores de ax y bx.

XOR:

La instrucción XOR o suma lógica exclusiva requiere dos operandos, los cuales se comparan y el resultado obtenido es uno cuando uno de los bits es uno y el otro cero.

Ejemplo:

XOR ax,bx  Se aplica la instrucción XOR a los valores de ax y bx.

Desplazamiento y rotación.

Las instrucciones de desplazamiento son cuatro: shl, shr, sar y sal; y su objetivo es desplazar los bits de uno operando un determinado número de posiciones a la izquierda o a la derecha. La estructura de los operandos manejados por estas instrucciones y su significado es idéntico para las cuatro instrucciones.

·         SHL (Shift Left = desplazamiento a la izquierda)

 Se desplazan a la izquierda los bits del operando destino tantas posiciones como indique el operando fuente. El desplazamiento de una posición se realiza de la siguiente forma: el bit de mayor peso del operando se desplaza al bit CF del registro de estado, el resto de los bits se desplazan una posición hacia la izquierda, y la posición de menor peso se rellena con un 0

·         SAL (Shift Arithmetic Left = desplazamiento aritmético a la izquierda)

 El objetivo de un desplazamiento aritmético a la izquierda es multiplicar un operando, interpretado con signo, por una potencia de 2.

Para llevar a cabo este tipo de desplazamiento, hay que desplazar los bits del operando hacia la izquierda introduciendo ceros por su derecha.

 Nota:   En realidad, este tipo de desplazamiento es idéntico al llevado a cabo por la instrucción shl; por tanto, sal y shl son de hecho la misma instrucción y se codifican con el mismo código máquina.

·         SHR (Shift Right = desplazamiento a la derecha) 

La instrucción shr funciona de la misma forma que shl, pero desplazando los bits a la derecha en lugar de a la izquierda.

·         SAR (Shift Arithmetic Right = desplazamiento aritmético a la derecha)
 

Obtención de una cadena con la representación hexadecimal.

Esta instrucción desplaza los bits del operando destino a la derecha tantos bits como indique el operando fuente. Esta forma de funcionamiento es similar a la de la instrucción shr; sin embargo, ambas instrucciones se diferencian en que sar, en vez introducir ceros por la izquierda del operando, replica el bit de mayor peso (bit de signo) en cada desplazamiento.

Obtención de una cadena con la representación hexadecimal La conversión entre numeración binaria y hexadecimal es sencilla. Lo primero que se hace para una conversión de un número binario a hexadecimal es dividirlo en grupos de 4 bits, empezando de derecha a izquierda. En caso de que el último grupo (el que quede más a la izquierda) sea menor de 4 bits se rellenan los faltantes con ceros. Tomando como ejemplo el número binario 101011 lo dividimos en grupos de 4 bits y nos queda: 10; 1011 Rellenando con ceros el último grupo (el de la izquierda): 0010; 1011 después tomamos cada grupo como un número independiente y consideramos su valor en decimal: 0010 = 2; 1011 = 11 Pero como no podemos representar este número hexadecimal como 211 porqué sería un error, tenemos que sustituir todos los valores mayores a 9 por su respectiva representación en hexadecimal, con lo que obtenemos: 2BH (Donde la H representa la base hexadecimal) Para convertir un número de hexadecimal a binario solo es necesario invertir estos pasos: se toma el primer dígito hexadecimal y se convierte a binario, y luego el segundo, y así sucesivamente hasta completar el número.

La conversión entre numeración binaria y hexadecimal es sencilla. Lo primero que se hace para una conversión de un número binario a hexadecimal es dividirlo en grupos de 4 bits, empezando de derecha a izquierda. En caso de que el último

grupo (el que quede más a la izquierda) sea menor de 4 bits se rellenan los faltantes con ceros.

Captura y almacenamiento de datos numéricos.

Las variables numéricas son muy útiles en ensamblador de la misma forma que en otros lenguajes de programación, ya que permiten al programador hacer operaciones aritméticas con datos que se desconocen al momento de la compilación.

La utilización de datos numéricos es similar a la de cadenas, con la diferencia de que en vez de declarar las variables como db, se declaran como dw, lo cual significa que son variables numéricas.

Enlazador: es parte del proceso de ejecución, convierte el código máquina y enlaza los

distintos módulos del programa