3.Адресация памяти в реальном режиме. Преобразование сегмента и смещения в физический адрес. Ближние и дальние указатели. Сегменты данных.

Формирование адреса в реальном режиме

Основная идея сегментной адресации в том, что адрес состоит из двух частей — сегментной и смещения. Обычно их записывают через двоеточие (например 0100:0500). Линейный адрес любой ячейки памяти получается в результате сложения смещения и сегментной части, сдвинутой на 4 бита влево.

Начало сегмента всегда выровнено на границу параграфа (адрес кратен 16 байтам). Максимальный размер сегмента равен 2^16 = 64 КБайта. А всего можно адресовать 2^20 = 1 МБайт памяти.

Одна из особенностей сегментной адресации — неоднозначность представления адреса. Допустим, требуется обратиться к ячейке памяти по адресу 00400. Этот адрес может быть представлен как 0000:0400, 0040:0000, 0020:0200 и так далее.

Загруженная в память программа может одновременно работать с четырьмя сегментами. Сегменты могут перекрываться или даже совпадать, как это было в случае с COM-программой.

Для всех команд подразумевается сегмент «по умолчанию». Например, команды PUSH и POP работают с сегментом стека. Если операнд такой команды находится в памяти, то он берётся из сегмента данных. Команды JMP и LOOP вычисляют адрес перехода в сегменте кода.

Дальние переходы, вызовы процедур и возвраты

Дальними (far) называются переходы в другой сегмент кода. При их выполнении меняется содержимое регистра cs. Они могут только безусловными. Ближние (near) переходы осуществляются в пределах одного сегмента. Аналогично есть дальние и ближние вызовы процедур, а также дальние и ближние возвраты.

Команда дальнего вызова процедуры сохраняет в стек не только ip, но и cs, чтобы можно было вернуться в текущий сегмент кода. Команда RET является синонимом ближнего возврата RETN. Дальний возврат осуществляется командой RETF. Она восстанавливает из стека регистры ip и cs.

Директивы управления сегментами и моделями памяти макроассемблера MASM

В макроассемблер MASM (в тасме тож фурычит) включены директивы, упрощающие определение сегментов программы и, кроме того, предполагающие те же соглашения, которые используются в языках высокого уровня Microsoft. Упрощенные директивы определения сегментов генерируют необходимый код, указывая при этом атрибуты сегментов и порядок их расположения в памяти. Везде в этой книге мы будем использовать именно упрощенные директивы определения сегментов, наиболее важные из которых перечислены далее:

• .DATA (.data) — определяет начало инициализированного сегмента данных с именем _DATA и при наличии предыдущего сегмента завершает его. Этой директиве должна предшествовать директива .MODEL. Сегмент, определенный с атрибутом .DATA, должен содержать только инициализированные данные, то есть имеющие начальные значения, например:

• .STACK (.stack) [размер] — определяет начало сегмента стека с указанным размером памяти, который должен быть выделен под область стека. Если параметр не указан, размер стека предполагается равным 1 Кбайт. При наличии предыдущего сегмента новый сегмент завершает его. Этой директиве должна предшествовать директива .MODEL.

• .CODE (.code) [имя] — определяет сегмент программного кода и заканчивает предыдущий сегмент, если таковой имеется. Необязательный параметр имя замещает имя _TEXT, заданное по умолчанию. Если имя не определено, ассемблер создает сегмент с именем _TEXT для моделей памяти tiny, small, compact и flat или сегмент с именем имя_модуля_TEXT для моделей памяти medium, large и huge. Этой директиве должна предшествовать директива .MODEL, указывающая модель памяти, используемую программой.

• .MODEL (.model) модель_памяти [,соглашение_о_вызовах] [,тип_ОС] [,параметр_стека] — определяет модель памяти, используемую программой. Директива должна находиться перед любой из директив объявления сегментов. Она связывает определенным образом различные сегменты программы, определяемые ее параметрами tiny, small, compact, medium, large, huge или flat. Параметр модель_памяти является обязательным.