АДРЕСАЦИЯ СЕГМЕНТА СТЕКА
АДРЕСАЦИЯ ДАННЫХ
АДРЕСАЦИЯ КОМАНД
Для адресации команд в процессоре предусмотрен регистр IP (Instruction pointer) - указатель команд или счетчик команд, который содержит адрес выбираемой из памяти команды. Данный адрес является относительным, то есть является смещением относительно начала сегмента.
┌───────┐ ┌───────┐
┌───────────────────┤ 043Dh │ <- CS │f.....0│ <- IP
V └───────┘ └───────┘
043D0h ┌────────┐1 команда (instruction pointer)
043D1h ├────────┼────────┬────────┐2 команда (СЧАК)
043D4h ├────────┼────────┼────────┘3 команда
043D6h ├────────┼────────┼────────┬────────┐4 команда
├────────┼────────┴────────┴────────┘
При запуске программы IP = 0, поэтому значение CS:IP = 043D:0000 – логический адрес:
4 B 2 5 CS
+
0 0 5 7 IP
------------
4 B 2 A 7 – физический адрес команды.
При естественном порядке следования команд, счетчик команд наращивается после выборки текущей команды на число, равное длине команды.
IP:=IP + n ,где n = 1 – 6
При выполнении команд управления осуществляется изменение IP, а в некоторых случаях и CS таким образом, чтобы эффективный адрес определял команду перехода.
Команды могут одновременно обращаться к двум сегментам данных, адреса которых находятся в регистрах DS и ES. Исполнительный адрес вычисляется аналогично, например:
1 8 7 6 ES
+
4 3 7 8 смещение
------------
1 C A D 8 – физический адрес
Смещение в данном случае может находиться в одном из регистров процессора или непосредственно в формате команды, или же вычисляется как сумма нескольких чисел.
Стек организован по принципу LIFO – Last in, First out.
Процессор управляет моделью стека, так как он организован в оперативной памяти с произвольной выборкой. На рис. представлен сегмент стека, расположенный в памяти с начального адреса 3F430h и занимающий 64 байта. В регистре SS записан адрес сегмента, а в регистре SP - смещение адреса вершины стека. Когда стек пустой, физический адрес равен:
3 F 4 3 SS
+
0 0 4 0 SP
---------------
3 F 4 7 0 .
Этот адрес указывает на слово, лежащее за пределами сегмента стека:
┌────────┐
├────────┤
3F430 ├────────┤ ─┐ 3F43 (SS)
3F432 ├────────┤ │
3F434 ├────────┤ │
├────────┤ │
│ │ > Сегмент стека
│ │ │
│ │ │
├────────┤ │
├────────┤ │
3F470 ├────────┤ ─┘ 0040 (SP)
└────────┘
При записи в стек выполняются действия:
- SP := SP – SP – 2;
- вычисление физического адреса памяти и запись в него слова.
Пусть в стек загружено 3 слова. В этом случае первое слово лежит на дне стека, а третье слово – в вершине стека. На третье слово указывает регистр SP.
┌────────┐
3F430 ├────────┤ 3F43 (SS)
3F432 ├────────┤
├────────┤
│ . │
│ . │
│ . │
│ . │
3F46A ├────────┤ 003A (SP)
│3 СЛОВО │
3F46C ├────────┤
│2 СЛОВО │
3F43E ├────────┤
│1 СЛОВО │
3F470 └────────┘
При выборке из стека выполняются следующие действия:
- из вершины стека считывается слово;
- SP:=SP+2.
Когда из стека выбрано третье слово, SP=3Ch и указывает на второе слово. Третье слово остается в ячейке памяти с адресом 3F46A, но этот адрес – за пределами стека и программная модель стека использовать его уже не может.
Описанный стек рассчитан на погружение 32 слов. При погружении в стек 33 слова произойдет его переполнение.
Стек управляется несколькими командами:
PUSH reg16
POP reg16
1) PUSH AX
SP:=SP-2
AX->[SS:SP]
2) PUSH BX
SP:=SP-2
BX->[SS:SP]
3) PUSH CX
SP:=SP-2
CX->[SS:SP]
...........
33) PUSH reg16
SP:=SP-2h=0000h-2h=FFFEh
reg16 ->[SS:SP]
Например:
SS=0447h
reg16 -> [0447:FFFE]
FFFE
----------
1 44 6E – этот адрес отстоит от адреса SS на расстоянии 64 Кб вперед. В этом месте памяти возможно расположение сегментов данных или кода в данной программе. Это приведет к порче программы.
За заполнением стека в языках высокого уровня следит специальная система. При возникновении переполнения осуществляется прерывание программы и выдача сообщения «stack overflow». На Ассемблере такой системы нет. При необходимости ее может построить сам программист.
Стек обычно используют для сохранения регистров и переменных.
Вернемся к состоянию стека, когда в нем расположены 3 слова.
4) POP CX
[SS:SP] -> CX
SP:=SP+2
При выгружении стека состояние ячейки стека не изменяется, но доступ к ней потерян, т. к. указатель стека сдвинулся вниз.
5) POP BX
POP AX
Стек находится в исходном состоянии.
6) POP DX
В результате выполнения команды из стека будет выбрано слово, расположенное за границей стека. Там обычно располагается сегмент данных, т. е. будет выбираться слово из поля какой-либо переменной. Такую ситуацию можно назвать переполнением снизу. Отслеживается только программистом.
Для правильной работы со стеком кол-во погружений и кол-во «всплытий» должно быть одинаково и первой командой должна быть команда PUSH.