ВСТУП
Метою курсової роботи було отримання необхідних навичок для програмування на машино-орієнтованій мові Асемблер. У перший частині роботи згідно за варіантом завдання були розроблені граф-схеми алгоритмів, які допомогли наглядно представити задачу, розбити її на декілька менших задач та опанувати логіку завдання, що дало змогу перейти до розробки кода, тобто до другої частини. При розробці кода був використан компілятор MASM32 v8.2. Полний код програми можна побачити у додатку до курсової роботи. Також приведено пояснення коду, якщо його опанування викликало якісь труднощі та примір роботи функції зі скріншотами. Інструкція користувача дає знання як коректно ввести результати та отримати правильний результат.
1 ПРОГРАМА ДЛЯ АРИФМЕТИЧНИХ ОБЧИСЛЕНЬ
1.1 Граф-схема алгоритму обчислювання функції
Так як я маю тринадцятий номер за журналом, то моєму варіанту відповідає наступна система:
,еслиa>b
Y =–2,если a=b
,если a<b
Згідно цього розробляється ГСА алгоритму, яка буде показувати необхідну реалізацію(Рис 1.1).
Рис. 1.1
1.2 Граф-схема алгоритму строкової функції
Номер по списку за журналом 13, тобто завдання звучить таким чином.
"Ввести 2 строки символов. Произвести их конкатенацию (объединение)."
Для цього завдання була разраблона граф-схема, яка представлена на рис 1.2.
Рис 1.2
2 . РЕАЛІЗАЦІЯ ПРОГРАМИ
2.1 Опис коду програми
На основі алгоритмів, яки були приведені у пункті 1 був розроблен код, який послідовно обробляє дві функції, тобто спочатку математичну, а потім строкову. Арифметична функція називається arithm, а строкова string, але спочатку про код програми. Програма починається з
.486
.model flat, stdcall
option casemap :none
include masm32includewindows.inc
include masm32macrosmacros.asm
include masm32includemasm32.inc
include masm32includegdi32.inc
include masm32includeuser32.inc
include masm32includekernel32.inc
include masm32includefpu.inc
includelib masm32libmasm32.lib
includelib masm32libgdi32.lib
includelib masm32libuser32.lib
includelib masm32libkernel32.lib
includelib masm32libfpu.lib
Цей код визначає інструкції, які може використовувати компялітор під час створення низькорівневого коду програми. Директива include визначає які бібліотекі необхідно підключити, щоб програма могла користуватися необхідними функціями. На приклад, include masm32includefpu.inc має значення, тому використовуються математичні функції сопроцесора. Докладніший опис бібліотек можна знайти у інструкції компілятора.
Наступним йде оголошення сегменту ініціалізованих та не ініціалізованих даних, тобто констант та змінних, які використовують у програмі.
.data
strNum1 db "Type the the first number: ", 0
strNum2 db "Type the second number: ", 0
strArithm db "The result of fucntion: ", 0
strType1 db "Type the first string: ", 0
strType2 db "Type the second string: ", 0
strResult db "The result of concationation: ", 0
strZeroDiv db "Zero divide is forbidden. Function is undefined ", 13, 10
cons dq -2.0
one dq 1.0
y dq 0
.data?
buff db 128 dup(?)
str1 db 64 dup(?)
str2 db 64 dup(?)
a dq ?
b dq ?
На приклад, strNum1 db "Type the the first number: ", 0 це строка, яка ініціалізована текстом, та має свій розмір. Кожен символ цієї строки має розмір 1 байт. a dq ? Показує також, що у програмі використовується змінна, яка має розмір 4 слова та не визначена, тому що це не біло необхідно. Наступним йде сегмент коду, він починається з мітки start:, у ньому визивається функція математичного обчислювання arithm, printchr$(13, 10) робе перевод строки, а callstring визиває строкову функцію, тобто її реалізацію. Функція arithm починається з
arithm proc
LOCAL hInput :DWORD
LOCAL hOutPut :DWORD
LOCAL nRead1 :DWORD
LOCAL nRead2 :DWORD
LOCAL str3[15] :BYTE
arithm proc є оголошенням функція, тобто текстом, який каже, зо почалась функція, яка має бути викликаною десь у коді. Наступний текст – оглошення локальних змінних, що є особливістю компілятора. Тільки у MASM 32 можна створити локальні змінні, які розташовуються у стеку. Доступ до цих змінних виконується за допомогою ADDR, тобто макроса, який повертає їх адрес розташування у стеку. Також хочеться особливо відмітити LOCAL hInput :DWORD . Ця змінна потрібна, щоб організувати консольний ввод змінних та строк. Розмір змінної два слова. Змінна LOCAL hOutPut :DWORD також тримає хендл, але для консольного вивода. Змінні LOCAL nRead1 :DWORD LOCAL nRead2 :DWORD мають однакове призначення, тобто воні використовують у однієї і тієїж функції. У них записується результат зчитування строки з консолі, тобто кількість байт, яка була прочитана.
Для того щоб реалізувати вивод та ввод у програмі потрібно спочатку отримати хендли для ввода та вивода, тобто проініціалізувати змінні LOCAL hOutPut :DWORD LOCAL hInput :DWORD. Це робиться завдяки
invoke GetStdHandle, STD_OUTPUT_HANDLE
mov hOutPut, eax
invoke GetStdHandle, STD_INPUT_HANDLE
mov hInput , eax
Функція GetStdHandle , яка отримає аргумент STD_OUTPUT_HANDLE розташовує у регістрі eax хендл для вивода тексти у консоль. mov hOutPut, eax ініціалізує змінну hOutPut. Такая ж операція робиться для hInput але з метою отримати хендл для вивода.
invoke szLen, offset strNum1
invoke WriteConsole, hOutPut, offset strNum1, eax, NULL, NULL
invoke ReadConsole, hInput , ADDR str1, 10d, ADDR nRead1, NULL
Функція szLen отримує як аргумент строку з сегменту даних, щоб знайти її длину, яка розташовуєть у регістрі eax. Функція WriteConsole використовується для вивода на консоль. Нижче приведен її прототип, взяти з MSDN.
BOOL WriteConsole(HANDLE hConsoleOutput, // handle to screen bufferCONST VOID *lpBuffer, // write bufferDWORD nNumberOfCharsToWrite, // number of characters to writeLPDWORD lpNumberOfCharsWritten, // number of characters writtenLPVOID lpReserved // reserved);
Наступна функція ReadConsole , яка вводе строку str1. Її прототип також приведен нижче.
BOOL ReadConsole(HANDLE hConsoleInput, // handle to console input bufferLPVOID lpBuffer, // data bufferDWORD nNumberOfCharsToRead, // number of characters to readLPDWORD lpNumberOfCharsRead, // number of characters readLPVOID lpReserved // reserved);
Бачимо, що у цих двух фунціях використовуються змінні, які були пояснені раніше, тобто добре пояснення не потрібне тепер. Треба пояснити код, який використовує бібліотечні функції
invoke StrToFloat, ADDR str1, offset a
Ця функція має за мету перевод строки у змінну формата qword, яка може потім бути використаною FPU. Перейдемо тепер до основного коду функція, до коду, який обчислює функцію.
fld b
fld a
fcom y
fstsw ax
sahf
jz Divide
fxch
fcom y
fstsw ax
sahf jz Divide
fld b загружає до стека FPU значення змінної b. fcom y зрівнює цю змінну з нулем, fstsw ax sahf повертає флагі, яки булі загублені під час перевірки. jz Divide робить умовний перехід на метку Divide, якщо операнд буде рівен нулю. Це робиться для того, щоб уникнути ділення на нуль. Далі йде
ffree st(1)
ffree st(0)
fstsw ax
sahf
fld b
fld a
fcom
fstsw ax
sahf
je equal
ja greater
jb lower
jmp theend
Команда ffree вигружає зі стека операнди, щоб потім загрузити їх знову. Далі йде такий ж логічних русловій, але тепер перехідов більше. je equal якщо операнди рівни між собою, тоді перейти на мітку equal. Також для ja, jb, але вони перевіряються умови більше або менше відповідно. Тепер подрібніше о кожній з меток.
equal:
fld cons
fstp y
jmp theend
У цій метці до стеку загружається -2, потім ця константа передається до змінної y. По закінченню операції управління переходе до мітки theend.
greater:
print chr$("A IS GREATER", 13, 10)
fxch
fdiv
fld one
fadd
fstp y
jmp theend
У цьому блоці кода виконується ділення b на a. Яке досягається, командами fxch, fdiv. Перша потрібна для зміни міст a и b, друга діле їх друг на друга. У кінці до результату прибавляється константа 1, та усе це грузиться до y. До закінченню управління передається до мітки theend.
lower:
print chr$("A IS LOWER", 13, 10)
fsub st(0), st(
fld a
fxch
fdiv st(0), st(1)
fstp y
jmp theend
Мітка отримує управління, якщо a < b. У цій мітці у першу чергу пишеться у консоль, що операнд а таки менший за b. Потім від aвіднімається b, загружається знову а, тому ще попереднє значення а находиться вже дальше по стеку. Та ділиться результат віднімання на а. Усе це розтащовуєть у змінній y.
theend:
invoke FloatToStr, y, ADDR str3
xor eax, eax
invoke szLen, offset strArithm
invoke WriteConsole, hOutPut, offset strArithm, eax, NULL, NULL
xor eax, eax
invoke szLen, ADDR str3
mov nRead1, eax
invoke WriteConsole, hOutPut, ADDR str3, nRead1, NULL, NULL
ret
Це остання мітка, є логічним кінцем програми. Треба тільки пояснити invoke FloatToStr, y, ADDR str3 ця функція преобразує число у строку, яка потім буде виведена на консоль.
Тепер перейдемо до наступної функції string. Допоміжна части якої, така ж як і у попередньої функції. Особої уваги вимогає invoke strCat, offset buff, offset str1. Ця функція викликає функцію конкатенації, яка буде приведена нижче.
strCat proc lpszSource:DWORD, lpszAdd:DWORD
push edi
invoke szLen, lpszSource
mov edi, lpszSource
mov ecx, lpszAdd
add edi, eax ; set write starting position
xor edx, edx ; zero index
xor eax, eax ; avoid stall with following AL reads and writes
mov [edi-2], byte ptr 20h
mov [edi-1], byte ptr 20h
@@:
mov al, [ecx+edx] ; write append string to end of source
mov [edi+edx], al
add edx, 1
test al, al ; exit when terminator is written
jne @B
pop edi
mov eax, lpszSource
ret
strCat endp
Ближче познайомимося з кодом цієї функції. У регістр ediзагружається ісходна строка, до якої буде конкатинуватися інша строка, яка знаходиться у регістрі ecx. Регістр edi зміщується за розміром ісходної строки, щоб почати писати до неї з кінця. Далі йде цикл, який посимвольно додає до строки байти з іншої строки. Признаком кінця циклу є нулевий термінатор. По виходу з цікла регістр ediвостанавлюється .
2.2 Приклад виконання
Далі неведено декілька прикладів виконання. Наприклад якщо операнд а буде рівен 0(рис. 2. 1)
Рис. 2.1
Також примір, якщо b буде рівно 0.(Рис. 2.2)
Рис. 2.2
Тепер приклад, якщо а и б рівні(рис. 2.3).
Рис. 2.3
Тепер якщо а більше б(рис. 2.4).
Рис. 2.4
Та останній приклад, якщо а менше б(рис. 2.5)
Рис. 2.5
ВИСНОВОК
Згідно з завданням до курсової роботи, було розроблено три функції на мові Асемблеру, що дозволило зробити їх більш компактними та такими, що є більш ефективними з точки зору не лише кількості операцій, але й за рахунок більшого використання високошвидкісних регістрів замість пам'яті, де це було можливо.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Абель П."Язык Ассемблер для IBM РС и программирование".
2. Нортон П."Язык Ассемблера для IBM PC".
3. Юров, Хорошенко "Assembler: учебный курс".
Додаток
.486
.model flat, stdcall
option casemap :none
include masm32includewindows.inc
include masm32macrosmacros.asm
include masm32includemasm32.inc
include masm32includegdi32.inc
include masm32includeuser32.inc
include masm32includekernel32.inc
include masm32includefpu.inc
includelib masm32libmasm32.lib
includelib masm32libgdi32.lib
includelib masm32libuser32.lib
includelib masm32libkernel32.lib
includelib masm32libfpu.lib
strCat PROTO lpszSource:DWORD, lpszAdd:DWORD
.data
strNum1 db "Type the the first number: ", 0
strNum2 db "Type the second number: ", 0
strArithm db "The result of fucntion: ", 0
strType1 db "Type the first string: ", 0
strType2 db "Type the second string: ", 0
strResult db "The result of concationation: ", 0
strZeroDiv db "Zero divide is forbidden. Function is undefined ", 13, 10
cons dq -2.0
one dq 1.0
y dq 0
.data?
buff db 128 dup(?)
str1 db 64 dup(?)
str2 db 64 dup(?)
a dq ?
b dq ?
.code
start:
call arithm
print chr$(13,10)
call string
invoke Sleep, 2000d
exit
arithm proc
LOCAL hInput :DWORD
LOCAL hOutPut :DWORD
LOCAL nRead1 :DWORD
LOCAL nRead2 :DWORD
LOCAL str3[15] :BYTE
invoke GetStdHandle, STD_OUTPUT_HANDLE
mov hOutPut, eax
invoke GetStdHandle, STD_INPUT_HANDLE
mov hInput , eax
invoke szLen, offset strNum1
invoke WriteConsole, hOutPut, offset strNum1, eax, NULL, NULL
invoke ReadConsole, hInput , ADDR str1, 10d, ADDR nRead1, NULL
xor eax, eax
invoke szLen, offset strNum2
invoke WriteConsole, hOutPut, offset strNum2, eax, NULL, NULL
invoke ReadConsole, hInput, ADDR str2, 10d, ADDR nRead2, NULL
xor eax, eax
invoke StrToFloat, ADDR str1, offset a
invoke StrToFloat, ADDR str2, offset b
fld b
fld a
fcom y
fstsw ax
sahf
jz Divide
fxch
fcom y
fstsw ax
sahf
jz Divide
ffree st(1)
ffree st(0)
fstsw ax
sahf
fld b
fld a
fcom
fstsw ax
sahf
je equal
ja greater
jb lower
jmp theend
equal:
fld cons
fstp y
jmp theend
greater:
print chr$("A IS GREATER", 13, 10)
fxch
fdiv
fld one
fadd
fstp y
jmp theend
lower:
print chr$("A IS LOWER", 13, 10)
fsub st(0), st(1)
fld a
fxch
fdiv st(0), st(1)
fstp y
jmp theend
theend:
invoke FloatToStr, y, ADDR str3
xor eax, eax
invoke szLen, offset strArithm
invoke WriteConsole, hOutPut, offset strArithm, eax, NULL, NULL
xor eax, eax
invoke szLen, ADDR str3
mov nRead1, eax
invoke WriteConsole, hOutPut, ADDR str3, nRead1, NULL, NULL
ret
Divide:
invoke szLen, offset strZeroDiv
invoke WriteConsole, hOutPut,offset strZeroDiv, eax, NULL, NULL
arithm endp
string proc
LOCAL hInput :DWORD ;handle of console input
LOCAL hOutPut :DWORD ;handle of output
LOCAL nRead1 :DWORD ;number of bytes read
LOCAL nRead2 :DWORD ;the same
invoke GetStdHandle, STD_OUTPUT_HANDLE
mov hOutPut, eax
invoke WriteConsole, hOutPut, offset strType1, 24d, NULL, NULL
invoke GetStdHandle, STD_INPUT_HANDLE
mov hInput, eax
invoke ReadConsole, hInput, ADDR str1, 64d, ADDR nRead1, NULL
invoke WriteConsole, hOutPut, offset strType2, 25d, NULL, NULL
invoke ReadConsole, hInput, ADDR str2, 64d, ADDR nRead2, NULL
invoke strCat, offset buff, offset str1
invoke strCat, offset buff, offset str2
xor eax, eax
invoke szLen, offset buff
mov nRead2, eax
invoke WriteConsole, hOutPut, offset strResult, 31d, NULL, NULL
invoke WriteConsole, hOutPut, offset buff, nRead2, NULL, NULL
ret
string endp
strCat proc lpszSource:DWORD, lpszAdd:DWORD
push edi
invoke szLen, lpszSource
mov edi, lpszSource
mov ecx, lpszAdd
add edi, eax ; set write starting position
xor edx, edx ; zero index
xor eax, eax ; avoid stall with following AL reads and writes
mov [edi-2], byte ptr 20h
mov [edi-1], byte ptr 20h
@@:
mov al, [ecx+edx] ; write append string to end of source
mov [edi+edx], al
add edx, 1
test al, al ; exit when terminator is written
jne @B
pop edi
mov eax, lpszSource
ret
strCat endp
end start