Погружение в ассемблер. Учимся работать с памятью

В этой статье я познакомлю тебя с сегментной адресацией и сегментными регистрами, расскажу, как распределяется первый мегабайт оперативной памяти компьютера, затем мы обсудим получение прямого доступа к видеопамяти в текстовом режиме, а самое главное — поностальгируем по фильму «Хакер»! Под конец напишем психоделическую программу, которой позавидовали бы его герои.

Другие статьи курса

Погружение в assembler
Делаем первые шаги в освоении асма
Осваиваем арифметические инструкции
Как работают переменные, режимы адресации, инструкции условного перехода

Знакомимся с сегментными регистрами

Для начала разберемся, что такое сегментные регистры. Процессор 8088 умеет адресовать один мегабайт оперативной памяти, несмотря на то что регистры у него 16-битные. В норме 16 битами можно адресовать только 64 Кбайт. И как же тогда выкручивается 8088? Как ему удается адресовать целый мегабайт? Для этого в 8088 есть сегментные регистры! Четыре сегментных регистра: CS, ES, DS и SS, по 16 бит каждый. У каждого из этих регистров есть свое назначение.

Регистр CS указывает на сегмент кода. Процессор обращается к CS всякий раз, когда надо считать из памяти очередную инструкцию для выполнения.

Регистры DS и ES указывают на сегмент данных. К этим регистрам процессор обращается, когда выполняемая инструкция считывает или сохраняет данные. Имей в виду: DS используется чаще, чем ES. ES обычно вступает в игру, когда ты обрабатываешь массивы данных, индексируя их регистром DI.

Регистр SS указывает на сегмент стека. К этому регистру процессор обращается, когда выполняет инструкции, взаимодействующие со стеком: push, pop, call и ret.

Значения, хранимые в сегментных регистрах, — это базовый адрес, поделенный на 16. Если в CS записано значение 0x0000, процессор будет считывать инструкции из области памяти 0x00000 — 0x0FFFF. Если в регистре CS записано значение 0x1000, то процессор будет считывать инструкции из области памяти 0x10000 — 0x1FFFF.

Если тебе надо адресоваться в какой-то другой сегмент, а не тот, который будет задействован по умолчанию, напиши этот сегмент в префиксе к инструкции, которую используешь.

Поместить какое-то число в сегментные регистры напрямую нельзя. Для этого надо:

либо сначала записать число в какой-нибудь регистр и уже этот регистр присвоить сегментному регистру;
либо воспользоваться парой инструкций push/pop;
либо воспользоваться инструкциями lds/les.

Процессор 8088 настолько лоялен, что позволит тебе даже вот такую инструкцию: pop cs. Но только имей в виду, что это нарушит поток выполнения инструкций. В более новых процессорах, начиная с 80286, такую диверсию сделать уже не получится. И слава богу!

Ну вот вроде бы и все, что тебе надо знать о сегментных регистрах. Теперь ты с их помощью (в основном с помощью регистров DS и ES) можешь получать доступ ко всему первому мегабайту памяти ПК.

Как ПК распределяет память

Понимание того, как распределяется память в ПК, поможет тебе делать разные интересные вещи.

Начало загрузки у всех компьютеров одинаковое: они сначала переходят в текстовый цветной режим 80x25. К видеопамяти экрана, который работает в таком режиме, можно обращаться напрямую, через вот этот диапазон адресов: 0xB8000 — 0xB8FFF.

Первый байт диапазона — это первый символ в верхнем левом углу экрана. Второй байт — это цвет фона под символом и цвет самого символа. Затем (третьим байтом) идет второй символ. И так для всех 25 строк по 80 символов каждая.

Прямой доступ к видеопамяти в текстовом режиме

Перед тем как мы сможем напрямую обращаться к видеопамяти экрана, то есть без использования сервисов BIOS, надо задать нужный нам видеорежим.

В этом режиме видеопамять экрана доступна по адресу 0xB8000. Теперь ты можешь легко получить доступ к ней. Примерно так, как в коде ниже.

Обрати внимание, что после того, как ты выполнил этот кусок кода, ты не сможешь обращаться к переменным, которые сохраняешь в сегменте кода, как мы это делали в примерах из прошлых уроков. Потому что DS и ES теперь нацелены не на сегмент кода, а на видеопамять.

Источник: xakep.ru