Файл: 15. Простой двухпроходной ассемблер.pdf

15. Простой двухпроходной ассемблер 

Главной  целью  первого  прохода  является  построение  важнейшей 

внутренней таблицы АП – таблицы символических имен (ТСИ). Как следует 

из названия, эта таблица содержит все символические имена, используемые в 

исходной  программе,  т.е.  встречающиеся  в  поле  метки  как  при  объявлении 

данных, так и при описании команд. Таблица должна содержать следующие 

поля: 

само символическое имя 

связанный с этим именем адрес области памяти 

дополнительная информация об имени, например – тип данных 

В  простейшем  случае  ТСИ  можно  реализовать  как  массив  записей,  но 

для ускорения поиска можно использовать структуру типа “дерево поиска” с 

ключами,  в  качестве  которых  выступают  символические  имена.  В  начале 

работы АП таблица является пустой. 

Для  отслеживания  адресов,  назначаемых  данным  и  командам, 

используется  специальная  внутренняя  переменная  АП,  называемая 

счетчиком  адреса  (СА).  Начальное  значение  СА  равно  нулю  при  создании 

перемещаемых  программ  и  равно  заданному  адресу  загрузки  при  создании 

программ в абсолютном формате. При обработке очередной строки значение 

СА увеличивается на размер объявленных в этой строке данных или на длину 

описанной  в  строке  команды.  При  этом  алгоритмы  обработки  сегментов 

данных и кода немного отличаются. 

Обработка строк сегмента данных включает следующие шаги: 

выделение имени из поля метки 

поиск имени в построенной к данному моменту ТСИ со следующими 

возможными ситуациями: 

o 

если имя найдено в ТСИ, то генерируется сообщение об ошибке 

типа “Дважды определенное имя” 

o 

если  имя  отсутствует  в  ТСИ,  то  оно  в  нее  включается  вместе  с 

текущим значением переменной СА 

из  поля  команды  выделяется  директива  описания  данных,  которая 

проверяется на правильность 

обрабатывается поле операндов и подсчитывается их количество  

выполняется проверка правильности описания операндов 

если необходимо, операнды переводятся во внутреннее представление 

переменная  СА  увеличивается  на  размер  выделенной  для  операндов 

памяти  (произведение  числа  операндов  на  их  байтовый  размер),  тем 

самым  становится  известным  адрес  для  размещения  следующей 

порции данных 

Например, пусть имеется следующий фрагмент объявления данных: 

N1 

DW  1234 

N2 

DB  1, 2, 3, 4 

N3 

DB  „Hello from assembler!‟ 

N4 

DD  DUP  10  (?) 

Тогда  имя  N1  получит  адрес  СА=0,  а  так  как  в  первой  строке  только 

один операнд-элемент данных размером в слово, то значение СА увеличится 

на 2. Имя N2 получит адрес 2, будет выделено 4 байтовых элемента данных и 

значение  СА  увеличится  на  4.  Имя  N3  получит  адрес  6,  текстовая  строка 

будет  заменена  кодами  символов  и  значение  СА  увеличится  на  21.  Имя  N4 

получит  адрес  27  и  после  обработки  всех  директив  в  четвертой  строке  АП 

увеличит значение СА на 40 (10 двойных слов), при этом никакие данные в 

эту  области  памяти  занесено  не  будет,  т.е.  выполняется  просто 

резервирование памяти. 

Фрагмент  ТСИ  после  обработки  этих  четырех  строк  будет  содержать 

следующую информацию: 

символическое 

имя 

назначенный 

адрес 

(16-ричный) 

дополнительная 

информация 

N1 

00 00 00 00 

данные типа WORD 

N2 

00 00 00 02 

данные типа BYTE 

N3 

00 00 00 06 

символьные данные 

N4 

00 00 00 1B 

нет 

Значение СА после обработки этого фрагмента будет равно 67

10

 = 43

16

 и 

именно  это  значение  будет  использоваться  для  назначения  адресов 

последующим элементам данных или командам в кодовом сегменте. 

Сами данные будут представлены в выходном объектном модуле просто 

в виде последовательности байтов: 

04 D2 01 02 03 04 kH ke kl kl ko . . . k! 00 00 00 . . . 00 

Теперь  рассмотрим  алгоритм  обработки  строк  кодового  сегмента  на 

первом  проходе.  Реализация  алгоритма  предполагает  использование 

специальной таблицы – так называемой таблицы кодов операций (ТКО). Эта 

таблица  представляет  собой  массив  записей,  каждая  из  которых  содержит 

следующие поля: 

мнемоническое обозначение команды, используемое при написании 

ассемблерных программ 

двоичный код команды 

байтовая длина команды 

дополнительная информация о команде 

В отличие от ТСИ эта таблица является постоянной для текущей версии 

ассемблера,  т.е.  в  процессе  ассемблирования  она  только  используется  и  не 

изменяется.  Это  позволяет  реализовать  ТКО  наиболее  эффективным  для 

поиска способом, например  – в виде хеш-таблицы с ключами-мнемониками 

команд. Пример таблицы кодов операций: 

мнемоника   двоичный 

длина 

дополнительная 

1234 

1,2,3,4 

Коды символов 

40 байтов 

команды 

код  

команды 

команды 

информация о 

команде 

MOV 

2A 

4 

ADD 

16 

4 

JMP 

0D 

5 

CALL 

CC 

5 

. . . . . . . . . .   

Алгоритм обработки строк с командами включает следующие шаги: 

анализ поля метки на пустоту и выделение имени-метки (если она есть) 

поиск имени в ТСИ и либо формирование сообщения об ошибке, либо 

добавление имени в ТСИ вместе с текущим значением переменной СА 

обработка  поля  кода  операции  с  распознаванием  в  нем  либо 

мнемонического кода операции, либо имени управляющей директивы 

поиск  выделенного  имени  команды  в  ТКО  с  формированием 

соответствующего результата: 

o 

если  МКК  в  ТКО  не  найден,  то  генерируется  ошибка  типа 

“Неопределенная команда” 

o 

если  МКК  в  ТКО  найден,  то из  ТКО  извлекается  двоичный  код 

команды, 

который 

заменяет 

мнемонику, 

а 

также 

– 

дополнительная  информация  о  команде,  такая  как  возможный 

тип команды и ее возможная длина 

анализируется  поле  операндов  для  определения  количества  и  типа 

операндов и каждый операнд обрабатывается следующим образом: 

o 

если  операнд  является  непосредственной  константой,  то  она 

переводится во внутреннее представление и включается в состав 

формируемой команды 

o 

если операнд является регистровым, то имя регистра заменяется 

его  внутренним  номером  и  включается  в  состав  формируемой 

команды 

o 

если  операнд  является  символическим  именем,  то  организуется 

его  поиск  в  построенной  к  данному  моменту  ТСИ  со 

следующими возможными результатами: 

  если  имя  найдено  в  ТСИ,  то  назначенный  ему  адрес 

подставляется  в  машинную  команду  (ссылки  вперед  не 

было) и тем самым формируется полная машинная команда 

  если  имя  в  ТСИ  не  найдено  (ситуация  ссылки  вперед),  то 

окончательное  формирование  команды  откладывается  до 

второго  прохода,  вместо  имени  в  команду  записывается 

нулевой адрес и во вспомогательной таблице запоминается 

адрес  этого  нулевого  поля  и  использованное  в  этом  поле 

символическое имя 

после  анализа  и  обработки  операндов  текущее  значение  СА 

увеличивается на длину команды 

частично  обработанная  команда  сохраняется  как  промежуточный 

результат для второго прохода 

Как  видно,  при  отсутствии  в  исходном  тексте  ссылок  вперед,  уже  на 

первом проходе будет выполнена практически вся необходимая работа. Тем 

не  менее,  возможна  ситуация,  когда  некоторые  команды  потребуют 

обработки  на  втором  проходе.  Информация  о  всех  таких  командах 

сохраняется ассемблером во внутренней вспомогательной таблице. 

После  успешного  завершения  первого  прохода  построенная  ТСИ  будет 

содержать все используемые в программе имена, относящиеся как к данным, 

так и к командам. 

На втором проходе сегмент данных можно уже не обрабатывать, т.к. он 

полностью  обработан  на  первом  проходе.  Обрабатываются  только  те 

команды, которые не были до конца сформированы из-за появления ссылок 

вперед. Более подробно, АП должна выполнить следующие действия: