Сегментация памяти

Язык Ассемблер

Распространение микрокомпьютеров послужило причиной пересмотра отношения к языку Ассемблера по двум основным причинам. Во-первых, программы, написанные на языке ассемблера, требуют значительно меньше памяти и времени выполнения. Во-вторых, знание языка ассемблера и результирующего машинного кода дает понимание архитектуры машины, что вряд ли обеспечивается при работе на языке высокого уровня. Хотя большинство специалистов в области программного обеспечения ведут разработки на языках высокого уровня, таких как Паскаль или С, что проще при написании программ, наиболее мощное и эффективное программное обеспечение полностью или частично написано на языке Ассемблера.

Языки высокого уровня были разработаны для того, чтобы избежать специальной технической особенности конкретных компьютеров. Язык Ассемблера, в свою очередь, разработан для конкретной специфики компьютера или точнее для специфики процессора.

Написание ассемблерных программ требует знаний организации всей системы компьютера. В основе компьютера лежат понятия бита и байта. Они являются тем средством, благодаря которым в компьютерной памяти представлены данные и команды. Программа в машинном коде состоит из различных сегментов для определения данных, для машинных команд и для сегмента, названного стеком, для хранения адресов. Для выполнения арифметических действий, пересылки данных и адресации компьютер имеет ряд регистров.

Для обращения к памяти процессор предварительно помещает адрес ячейки в один из своих регистров, но процессора i8086 использует шестнадцатиразрядные регистры, в которых нельзя хранить двадцатиразрядный адрес. Поэтому применяют так называемую сегментацию памяти, которая заключается в том, что истинный, физический адрес ячейки хранится в двух регистрах.

Один из них – сегментный, он хранит адрес начала блока памяти, который и называется сегментом. Если к шестнадцати разрядам сегмента мысленно справа дописать четыре двоичных нуля(16+4=20), то получим физический - адрес начала сегмента в ОЗУ. Второй регистр хранит величину смещения адреса требуемой ячейки от начала сегмента. Адрес ячейки памяти записывается в виде двойного слова(4 байта): <сегмент>:<сме­ще­ние>.

Сегмент всегда начинается с ячейки, номер которой заканчивается на 4 двоичных (или один шестнадцатеричный) нуля. Минимальная длина сегмента 16 байтов (параграф). Максимальная длина определяется длиной регистра, хранящего смещение и равна 2¹⁶ (64 Кбайт).

Пара регистров CS:IP(<сегмент>:<смещение>) определяют адрес следующей команды программы.

Для адресации данных используются сегментные регистры DSи ES, а в качестве регистров, хранящих смещение, используются регистры общего назначения BX, SI, DI. Для работы с сегментом стека используют сегментный регистр SS и регистр BP.

Внутри программы все адреса памяти относительны к началу сегмента. Такие адреса называются смещением от начала сегмента.