Ассемблер для процессоров Intel Pentium

В каждой итерации обрабатываются одновременно два элемента массива командами

mov DWORD PTR [ESI], 0

mov DWORD PTR [ESI+4],1

В конце каждой итерации содержимое регистра ESI увеличивается на 8 с помощью команды add ESI ,8, указывая на следующую пару элементов. Количество обрабатываемых пар элементов помещается в регистр ЕВХ:

mov EBX, len

shr EBX, 2

dec EBX

Здесь хочу сделать важное замечание. В нашей процедуре обрабатывается 10 двойных слов, поэтому регистр ЕВХ должен содержать значение 9 для корректной работы цикла. Если количество элементов массива будет нечетным, то необходимо обрабатывать последнее двойное слово вне цикла. Это потребует дополнительных команд, но в целом не окажет существенного влияния на быстродействие процедуры, особенно при больших размерах обрабатываемых массивов. Например, чтобы обработать 1589 двойных слов, объединив каждые два элемента, необходимо выполнить 397 итераций для учетверенных слов и после окончания цикла обработать одно двойное слово. При желании читатели могут самостоятельно разработать подобную процедуру, обрабатывающую произвольное количество двойных слов.

Для организации циклических вычислений очень часто используются команда loop и ее модификации. Соответствующие примеры мы рассматривали ранее в этой главе. Эта команда очень удобна, поскольку избавляет программиста от необходимости постоянно проверять условие окончания цикла. Модификации команды loop, такие, например, как loope и loopne, еще больше упрощают программирование циклов.

Несмотря на очевидные удобства в применении, команда loop имеет средние показатели производительности. Если на первое место выходит скорость выполнения программного кода, то команду loop лучше не использовать, особенно при обработке большого числа элементов строк или массивов. В таких случаях желательно заменить команду loop группой команд. Это замечание касается, в первую очередь, приложений, разрабатываемых для процессоров Intel Pentium, поскольку на более ранних процессорах команда loop работает быстрее своих программных аналогов.

Вот пример замены команды loop эквивалентными ей командами:

Что же касается команд loopе и loopпе, то они работают значительно медленнее, чем эквивалентный им код, включающий обычные команды процессоров Intel Pentium. При очень интенсивных вычислениях команды loopCC (СС = е, ne, z, nz) в программах лучше не использовать. Стандартной эквивалентной замены для таких команд не существует, поскольку в каждом конкретном случае программный код может быть уникальным. Рассмотрим вариант замены команды loopе в приведенном ранее примере 16-разрядного приложения (см. листинг 5.3).

Напомню, что программный код примера выводит на экран строку без начальных символов пробела. В листинге 5.15 показан исходный текст модифицированной программы.

Листинг 5.15. Модифицированный код листинга 5.3

В этой программе команда lооре заменена следующим фрагментом кода (выделен жирным шрифтом):

Как работает эта группа команд? На каждой итерации выполняется поиск символа пробела с помощью команды

сmр byte ptr [SI], AL

Предположим, что обнаружен символ, отличный от пробела. В этом случае команда стр устанавливает флаг ZF в 0. Следующая команда jne $+7 анализирует флаг ZF и передает управление команде, находящейся по адресу со смещением +7 в сегменте программного кода. Это смещение определяется как разность адресов следующей выполняемой команды и текущей. Следующей командой является

mov DX, SI

Она загружает адрес оставшейся части строки в регистр DX для вывода на экран. Эта команда отстоит на 7 байт от выполняемой в данный момент команды. Таким образом, команда jne $+7 передает управление по адресу команды

mov DX, SI

Если обнаруженный символ является пробелом, то выполняется декремент содержимого регистра СХ, и если оно не равно 0, то цикл повторяется. Если строка состоит из одних пробелов, то после окончания цикла управление передается команде

jmp fail

Попробуем теперь подобрать аналог программного кода для команды loopпе, которая используется в программе, отображающей часть строки после знака + (см. листинг 5.4). Исходный текст модифицированной программы представлен в листинге 5.16.

Исходный текст фрагмента кода, используемого вместо команды loopпе, выделен жирным шрифтом. Он очень напоминает программный код из предыдущего примера, с той лишь разницей, что команда jne по смыслу программы заменена командой je, кроме того, изменилась величина смещения (8 вместо 7). Смещение зависит от объема памяти, занимаемого пропускаемыми командами, а в этом фрагменте вместо dec CX используется для разнообразия команда dec CL, занимающая объем памяти на 1 байт больше.

Листинг 5.16. Замена команды loopne в программе из листинга 5.4

Помимо рассмотренных простейших вариантов можно разработать и другие способы модификации программного кода с командами loop СС. Автор надеется, что материал этой главы окажет помощь в создании новых, более эффективных алгоритмов обработки данных и модификации уже существующих.

Глава 6
Процедуры на языке ассемблера

В большинстве программ встречаются фрагменты программного кода, которые нужно неоднократно выполнять и, следовательно, повторять одну и ту же последовательность команд. Такие фрагменты программного кода целесообразно выделить из программы, оформив в виде подпрограмм или процедур, и обращаться к ним всякий раз, когда основной программе потребуется их выполнение.

Немного о терминологии. В дальнейшем термины «подпрограмма» и «процедура» будут использоваться как синонимы (процедура является одной из форм реализации подпрограммы). Везде в этой главе и далее будем считать термины «подпрограмма» и «процедура» тождественными и полагать, что оба они представляют группу команд, заключенных между директивами ргос и endp. По отношению к подпрограмме, или процедуре, остальную часть программы принято называть основной или вызывающей программой. Эта глава посвящена принципам разработки подпрограмм (процедур) на языке ассемблера.

Подпрограммы могут находиться как в исполняемом файле основной программы, так и в отдельном объектном файле, который включается в файл основной программы при помощи компоновщика. Это означает, что исходный текст подпрограммы может помещаться в файл с расширением ASM и компилироваться автономно в файл объектного модуля, имеющий расширение OBJ.

Существует еще один способ использования автономных подпрограмм, который нередко применяется в 32-разрядных приложениях Windows: можно создать библиотеку динамической компоновки (Dynamic Link Library, DLL), поместив в нее программный код процедуры. В этом случае основная программа сможет определенным образом получить доступ к процедуре, находящейся в DLL. Создание и функционирование DLL тесно связано с архитектурой операционных систем Windows, что само по себе является отдельной темой, поэтому ограничимся рассмотрением классического варианта применения подпрограмм с использованием объектных файлов.

Для функционирования подпрограмм большое значение имеет правильное использование механизма стековых операций, поэтому прежде всего проанализируем принципы выполнения таких операций.

6.1. Организация стека

Стек представляет собой специальную область памяти, которая служит для временного хранения данных и адресов. Для адресации стека используются регистры SS : SP (16-разрядные приложения) и SS:ESP (32-разрядные программы). Регистр SP (ESP) называется указателем стека и содержит 16– или 32-разрядный адрес последнего элемента, помещенного в стек. Последнее значение, помещенное в стек, извлекается первым. Подобная структура называется LIFO (Last In, First Out – прибыл последним, обслужен первым). Стек растет к меньшим адресам, то есть последнее значение, поступившее в стек, хранится по наименьшему адресу.