Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Программирование на машинно-ориентированном языке



Оглавление

Введение

1. Системный анализ

2. Структурное программирования. Схема алгоритма. Программа на языке Си для int, float

3. Программирование

3.1 Программа на Ассемблере УМ

3.2 Подпрограмма ввода и вывода целых чисел на Ассемблере IBM

3.3 Программа на языке программирования Ассемблер IBM РС

4. Тестирование и отладка

5. Инструкция пользователя

6. Параметры программы

Заключение

Список использованной литературы

ассемблер язык программирование алгоритм



Введение

Язык ассеммблера (англ. assembly language) -- машинно-ориентированный язык низкого уровня с командами, обычно соответствующими командам машины, который может обеспечить дополнительные возможности вроде макрокоманд [1]; автокод, расширенный конструкциями языков программирования высокого уровня, такими как выражения, макрокоманды, средства обеспечения модульности программ [2].

Автокод -- язык программирования, предложения которого по своей структуре в основном подобны командам и обрабатываемым данным конкретного машинного языка [2].

Язык ассемблера -- система обозначений, используемая для представления в удобочитаемой форме программ, записанных в машинном коде. Язык ассемблера позволяет программисту пользоваться алфавитными мнемоническими кодами операций, по своему усмотрению присваивать символические имена регистрам ЭВМ и памяти, а также задавать удобные для себя схемы адресации (например, индексную или косвенную). Кроме того, он позволяет использовать различные системы счисления (например, десятичную или шестнадцатеричную) для представления числовых констант и даёт возможность помечать строки программы метками с символическими именами с тем, чтобы к ним можно было обращаться (по именам, а не по адресам) из других частей программы (например, для передачи управления) [3].

Перевод программы на языке ассемблера в исполнимый машинный код (вычисление выражений, раскрытие макрокоманд, замена мнемоник собственно машинными кодами и символьных адресов на абсолютные или относительные адреса) производится ассемблером -- программой-транслятором, которая и дала языку ассемблера его название.

Команды языка ассемблера один к одному соответствуют командам процессора. Фактически, они и представляют собой более удобную для человека символьную форму записи -- мнемокоды -- команд и их аргументов. При этом одной команде языка ассемблера может соответствовать несколько вариантов команд процессора [4].

Кроме того, язык ассемблера позволяет использовать символические метки вместо адресов ячеек памяти, которые при ассемблировании заменяются на вычисляемые ассемблером или компоновщиком абсолютные или относительные адреса, а также так называемые директивы (команды ассемблера, не переводимые в машинные команды процессора, а выполняемые самим ассемблером).

Директивы ассемблера позволяют, в частности, включать блоки данных, задать ассемблирование фрагмента программы по условию, задать значения меток, использовать макрокоманды с параметрами.

Каждая модель (или семейство) процессоров имеет свой набор -- систему -- команд и соответствующий ему язык ассемблера. Наиболее популярные синтаксисы языков ассемблера -- Intel-синтаксис и AT&T-синтаксис.

Существуют компьютеры, реализующие в качестве машинного язык программирования высокого уровня (Форт, Лисп, Эль-76). Фактически, в таких компьютерах они выполняют роль языков ассемблера.



1. Системный анализ

Целью курсового проекта является закрепление полученных знаний и профессиональных навыков разработки и отладки подпрограмм на языке Ассемблера. Курсовой проект выполняется в соответствии с этапами разработки программного обеспечения: анализ и постановка задачи для решения на ЭВМ, проектирование, кодирование, отладка и тестирование разработанной программы. Проектирование ведется в соответствии с методологией структурного программирования.

Требуется рассчитать выражение (1):

(1)

Необходимо разработать программы для её вычисления на языках Си, Ассемблер УМ и Ассемблер IBM PC. С клавиатуры вводятся 2 переменные и значения массива, после выполняется расчет 2 констант 2c и (a*a+1) данной функции и расчет z. Далее выполняется вывод результата на экран монитора. Программа состоит из 4-х функций: функция ввода переменных, две функция расчета констант, функция вывода результата.



2. Структурное программирование. Схема алгоритма. Программа на языке Си для int, float

Программа на языке программирования Си для int

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

#include <conio.h>

using namespace std;

const int N = 4;

void raschet(int a, int c, int d[])

{int g, k, l, z;

int Y = 0;

g = 2 * c;

k = a*a + 1;

cout << "g = " << "2 * " << c << " = " << g << endl;

cout << "k = " << a*a << " + 1" << " = " << k << endl;

for (int i = 1; i <= N; i++)

{l = d[i] / 4;

cout << i << ") " << "l[" << d[i] << "] = " << d[i] << " / 4 = " << l << endl;

z = (g - l) / k;

cout << " z[" << d[i] << "] = " << z << endl;

Y = Y + z;

cout << endl;}

cout << "Y = " << Y << endl;}

int main()

{setlocale(LC_ALL, "Russian");

int a, c, d[N];

cout << "Введите a = ";

cin >> a;

cout << "Введите с = ";

cin >> c;

cout << "Введите элементы массива" << endl;

for (int i = 1; i <= N; i++)

{cout << "d[" << i << "] = ";

cin >> d[i];}

raschet(a, c, d);

_getch();

return 0;}

Программа на языке программирования Си для float

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

#include <conio.h>

using namespace std;

const int N = 4;

void raschet(float a, float c, float d[])

{float g, k, l, z;

float Y = 0;

g = 2 * c;

k = a*a + 1;

cout << "g = " << "2 * " << c << " = " << g << endl;

cout << "k = " << a*a << " + 1" << " = " << k << endl;

for (int i = 1; i <= N; i++)

{l = d[i] / 4;

cout << i << ") " << "l[" << d[i] << "] = " << d[i] << " / 4 = " << l << endl;

z = (g - l) / k;

cout << " z[" << d[i] << "] = " << z << endl;

Y = Y + z;

cout << endl;}

cout << "Y = " << Y << endl;}

int main()

{setlocale(LC_ALL, "Russian");

float a, c, d[N];

cout << "Введите a = ";

cin >> a;

cout << "Введите с = ";

cin >> c;

cout << "Введите элементы массива" << endl;

for (int i = 1; i <= N; i++)

{cout << "d[" << i << "] = ";

cin >> d[i];}

raschet(a, c, d);

_getch();

return 0;}

Блок схема



3. Программирование

3.1 Программа на Ассемблере УМ

Ex77 start 0

lda c

mul c2

sta p

ldx c0

lda c0

usl comp c12

jgt art

jeq art

jsub inc

rmo x,a ;i:=i+1

add c3

rmo a,x

j usl

art lda y

hlt

c word 20

e word 2

c0 word 0

c1 word 1

c3 word 3

c4 word 4

c12 word 12

c2 word 2

y word 0

d word 20

word 12

word 4

word -16

o resb 3

k resb 3

p resb 3

inc lda e

mul e

add c1

sta k

lda d,x

div c4

sta o

lda p

sub o

div k

add y

sta y

rsub

end Ex77



Блок схема

3.2 Подпрограмма ввода и вывода целых чисел на Ассемблере IBM

Подпрограмма ввода

Блок схема



Подпрограмма на языке программирования Ассемблер IBM PC

InputInt proc

mov ah, 0ah

xor di, di

mov dx, offset buff; адрес буфера

int 21h; принимаем строку

mov dl, 0ah

mov ah, 02

int 21h

; выводим перевод строки и обрабатываем

; содержимое буфера

mov si, offset buff+2; берем адрес начала строки

cmp byte ptr [si], "-"; если первый символ минус

jnz ii1

mov di, 1; устанавливаем флаг

inc si; и пропускаем его

ii1: xor ax, ax

mov bx, 10; основание сc

ii2: mov cl, [si]; берем символ из буфера

cmp cl, 0dh; проверяем не последний ли он

jz endin

; если символ не последний, то проверяем его

; на правильность

cmp cl, '0'; если введен неверный символ <0

jl er

cmp cl, '9'; если введен неверный символ >9

ja er

sub cl, '0'; делаем из символа число

mul bx ; умножаем на 10

add ax, cx; прибавляем к остальным

inc si; указатель на следующий символ

jmp ii2; повторяем

er: mov dx, offset error; если была ошибка, то выводим сообщение об

; этом и выходим

mov ah,09

int 21h

int 20h; все символы из буфера обработаны число

; находится в ax

endin: cmp di,1; если установлен флаг, то

jnz ii3

neg ax; делаем число отрицательным

ii3: ret

error db "incorrect number$"

buff db 6,7 Dup(?)

InputInt endp

Подпрограмма на языке программирования Ассемблер IBM PC

Процедура вывода

OutInt proc near;=====Процедура вывода

test ax, ax; проверяем число на знак.

jns oi1

mov cx, ax; eсли оно отрицательное, выведем минус и

; оставим его модуль

mov ah, 02h

mov dl, '-'

int 21h

mov ax, cx

neg ax

oi1: xor cx, cx; количество цифр будем держать в CX

mov bx, 10; основание сс. 10 для десятеричной и т.п.

oi2: xor dx, dx

div bx; делим число на основание сс, в остатке

; получается последняя цифра

push dx; сразу выводить её нельзя, поэтому сохраним

; её в стэке

inc cx

; а с частным повторяем то же самое, отделяя

; от него очередную

test ax, ax; цифру справа, пока не останется ноль, что

;значит, что дальше

jnz oi2; слева только нули

;========Вывод=========

mov ah, 02h

oi3: pop dx

add dl, '0'; извлекаем очередную цифру, переводим её в

; символ и выводим

int 21h

loop oi3; повторим ровно столько раз, сколько цифр

; насчитали

ret

OutInt endp



Блок схема

3.3 Программа на языке программирования Ассемблер IBM PC

.model small

.stack 200h

.data

a db ?

c db ?

d db 4 dup (?,?,?,?)

e dw ?

f dw ?

y dw ?

t dw 8

D16 db '0123456789ABCDEF'

BUF db 4 DUP (20h),13,10,'$'

str1 db 'Resultat',13,10,'$'

.code

OutInt proc

test ax, ax; Проверяем число на знак.

jns oi1

; Если оно отрицательное, выведем

;минус и оставим его модуль.

mov cx, ax

mov ah, 02h

mov dl, '-'

int 21h

mov ax, cx

neg ax

; Количество цифр будем держать в CX

oi1:

xor cx, cx

mov bx, 10; основание сс. 10 для десятеричной и т.п.

oi2:

xor dx,dx

div bx

; Делим число на основание сс.

;В остатке получается последняя цифра.

; Сразу выводить её нельзя,

;поэтому сохраним её в стэке.

push dx

inc cx

; А с частным повторяем то же самое,

;отделяя от него очередную

; цифру справа, пока не останется ноль,

; что значит, что дальше слева только нули.

test ax, ax

jnz oi2

; Теперь приступим к выводу.

mov ah, 02h

oi3:

pop dx

; Извлекаем очередную цифру,

;переводим её в символ и выводим.

add dl, '0'

int 21h

; Повторим ровно столько раз,

;сколько цифр насчитали.

loop oi3

ret

OutInt endp

InputInt proc

mov ah,0ah

xor di,di

mov dx,offset buff; аддрес буфера

int 21h; принимаем строку

mov dl,0ah

mov ah,02

int 21h; выводим перевода строки

; обрабатываем содержимое буфера

mov si,offset buff+2; берем аддрес начала строки

cmp byte ptr [si],"-"; если первый символ минус

jnz ii1

mov di,1; устанавливаем флаг

inc si; и пропускаем его

ii1:

xor ax,ax

mov bx,10; основание сc

ii2:

mov cl,[si]; берем символ из буфера

cmp cl,0dh; проверяем не последний ли он

jz endin

; если символ не последний, то

;проверяем его на правильность

cmp cl,'0'; если введен неверный символ <0

jl er

cmp cl,'9'; если введен неверный символ >9

ja er

sub cl,'0'; делаем из символа число

mul bx; умножаем на 10

add ax,cx; прибавляем к остальным

inc si; указатель на следующий символ

jmp ii2; повторяем

er:; если была ошибка, то выводим

;сообщение об этом и выходим

mov dx, offset error

mov ah,09

int 21h

int 20h

; все символы из буфера

;обработаны число находится в ax

endin:

cmp di,1; если установлен флаг, то

jnz ii3

neg ax; делаем число отрицательным

ii3:

ret

error db "incorrect number$"

buff db 6,7 Dup(?)

InputInt endp

PP1 proc near ;---------------------e

mov Al,2

mov BL,c

imul BL

cbw

mov e,AX

cwd

mov AX,0

mov BX,0

ret 6 ;???

PP1 endp

PP2 proc near ;f

mov AX,0

mov AL,a

imul AL

cbw

mov DX, 1

dd AX, DX

cbw

mov f, AX

cwd

mov AX,0

mov DX,0

ret 6;???

PP2 endp

Begin:

mov ax, @Data

mov ds, ax

call InputInt; ввод числа а

mov a,AL

call InputInt; ввод числа с

mov c,AL

mov SI,0

push SI

l1: call InputInt

pop SI

mov d[SI], AL

add SI,2

cmp SI,t

push SI

jne l1

call PP1 ;вызов п\п 1

call PP2 ;вызов п\п 2

mov SI,0

mov CX,4

xor AX,AX

mov y,AX

for: mov DX,0

mov AH,0

mov CL,0

mov AL,d[SI]

mov BL, AL

cbw

cmp AX,0

jg m2

mov CL,1

mov AL, BL

neg AL

cbw

m2: mov DL,4

idiv DL

cbw

cmp CL,0

je m3

neg AL

cbw

m3: mov BX, e

sub BX,AX

cbw

mov AX,BX

cwd

mov AX, BX

cwd

mov BX,f

idiv BX;AL=AL/f

cbw

mov BX,AX

cwd

mov AX, BX

cwd

mov DX,y

add AX, DX

cbw

mov y, AX

add SI,2

cmp SI,t

jne for

mov CX,0

mov AX, y

mov DX, AX;DX:=AX

call OutInt

mov AX,4c00h

int 21h

END begin

Программа на языке программирования Ассемблер IBM PC

Блок схема



4. Тестирование и отладка

Входные данные	Си Int (десятичная СС)	Си float (десятичная СС)	Ассемблер УМ (шестнадцатеричная СС)	Ассемблер IBM PC (десятичная СС)
a = 2 c = 20 d[0] = 20 d[1] = 12 d[2] = 4 d[3] = -16	29	31	1D	29
a = 3 c = 30 d[0] = 51 d[1] = 41 d[2] = 24 d[3] = -21	20	21.625	14	20
a = 2 c = 20 d[0] = 20 d[1] = 14 d[2] = 4 d[3] = 16	28	29.3	1C	28

Переведем результат работы Ассемблера УМ в десятичную СС:

1D = 29

14 = 20

1C = 28.

Явно видим, что результат работы программ на Си (для int), Ассемблер УМ и Ассемблер IBM PC совпадают на 100%. Результат работы программ на Си (для float) немного отличается ввиду точности вычислений и отличается от округленного значения максимум на 2 единицы.



5. Инструкция пользователя

Язык программирования Си (для int) окно с запросом: "Введите а:". Необходимо ввести нужное значение переменной "а", она может быть любым целым положительным или отрицательным числом. Нажимаем Enter.

Далее в этом диалоговом окне появляется запрос: "Введите с:". Необходимо ввести нужное значение переменной "с", она может быть любым целым положительным или отрицательным числом. Нажимаем Enter.

Следующим появится новый запрос: "Введите 4 значений для массива:". Вводим 4 любых значений, которые могут быть любыми целыми положительными или отрицательными значениями. После каждого введенного числа нажимаем Enter.

В конечном итоге в этом диалоговом окне у нас появится запись "y=…". Вместо многоточия будет стоять число-ответ, которое получилось в результате подстановки в выражение (1) введенные Вами значений "а", "с" и значений массива "d[0]", "d[1]", "d[2]", "d[3]". Ответ будет целым положительным или отрицательным числом.

Язык программирования Си (для float)

При запуске программы на языке программирования Си, появится диалоговое окно с запросом: "Введите а:". Необходимо ввести нужное значение переменной "а", она может быть любым целым или десятичным положительным или отрицательным числом. Нажимаем Enter.

Далее в этом диалоговом окне появляется запрос: "Введите с:". Необходимо ввести нужное значение переменной "с", она может быть любым целым положительным или отрицательным числом. Нажимаем Enter.

Следующим появится новый запрос: "Введите 4 значений для массива:". Вводим 4 любых значений, которые могут быть любыми целыми или десятичным положительными или отрицательными значениями. После каждого введенного числа нажимаем Enter.

В конечном итоге в этом диалоговом окне у нас появится запись "y=…". Вместо многоточия будет стоять число-ответ, которое получилось в результате подстановки в выражение (1) введенные Вами значений "а", "с" и значений массива "d[0]", "d[1]", "d[2]", "d[3]". Ответ будет целым или десятичным положительным или отрицательным числом.

Рис. 1

Язык программирования Ассемблер УМ

Записываем код программы при помощи стандартного приложения "Блокнот" в формате *.txt. При описании данных мы сразу должны задать значения для переменных "а", "с" и сразу задать значения массива, которые имеют размер в 1 слово.

Открываем этот файл в программе TCom.exe при помощи вкладки "Asm", далее в отрывшемся окне выбираем вкладку "File" затем "Open" и находим нужный файл с кодом в формате *.txt. Код программы загрузится на вкладку "Source module". Нажимаем на вкладку "GoAsm", если в коде нет ошибок, то приложение выведет синюю запись "No errors detected!" Далее загружаем модуль программы в программе.

TCom.exe при помощи вкладки "Load" в основном окне.

Запускаем программу при помощи клавиши "Start" в основном окне.

Результат подстановки значений "а", "с" и массива "d" в выражение (1) будет находиться в Аккумуляторе, который располагается во втором поле программе TCom.exe (смотреть рис. 1). Значением Аккумулятора будет число в шестнадцатеричной СС.

Язык программирования Ассемблер IBM PC

Запускаем эмулятор DOSBox 0.74. С его помощью переходим на необходимый диск (используем команду "mount c", смотреть рис. 2 (файл находится на диске С в папке с название "1", название файла "сс")) и отрываем папку, в которой расположен файл с кодом программы в формате *.asm, компоновщик tasm.exe и редактор связей tlink.exe (ОБЯЗАЕЛЬНОЕ УСЛОВИЕ: все 3 файла должны быть в 1(!) папке).

Далее в эмуляторе DOSBox 0.74 вводим "tasm.exe <название файла>..asm". Таким образом мы даем команду скомпилировать код и показать ошибки, если они есть. Если их нет, то эмулятор выведет отсутствие сообщений об ошибке и предупреждений (смотреть рис. 2). В результате удачной компиляции будет создан файл формата *.obj.

Рис. 2

Продолжаем вводить в окно эмулятора DOSBox 0.74 команды. Вводим "tlink.exe <название файла>.obj". Этой командой мы создаем приложение, которое далее будет считать наше выражение. Если все прошло удачно, то DOSBox 0.74 выдаст об этом сообщение (смотреть рис. 2). В результате будет создан файл формата *.exe.

Последний этап трансляции. Вводим "<название файла>.exe". В окне DOSBox 0.74 появится приглашение ко вводу, вводим значения переменных и массива, которые могут быть целыми положительными или отрицательными числам, в следующей последовательности: а, c, d[0], d[1], d[2], d[3]. Между каждым введенным значением жмем Enter.

Последняя появившаяся строка - ответ, который будет целым положительным или отрицательным числом.



6. Параметры программы

Язык программирования Си (int)

Объем папки со всеми файлами, созданными при компиляции = 14 Мб

Объем документа с кодом = 962 байт

Средняя продолжительность компиляции = 2.5 сек

Время расчета ответа = крайне мало, менее 1 сек

Язык программирования Си ( float)

Объем папки со всеми файлами, созданными при компиляции = 14 Мб

Объем документа с кодом =1003 байта

Средняя продолжительность компиляции = 1.52 сек

Время расчета ответа = крайне мало, менее 1 сек

Язык программирования Ассемблер УМ

Объем документа с кодом =664 байт

Среднее время компиляции и расчета ответа = 15 сек.

Язык программирования Ассемблер IBM PC

Объем папки со всеми файлами, необходимыми и созданными при компиляции = 203 142 байт

Объем документа *.asm = 6 594 байт

Объем документа *.obj = 707 байт

Объем документа *.exe =924 байт

Средняя продолжительность компиляции = крайне мало, менее 1 сек

Время расчета ответа = крайне мало, менее 1 сек



Заключение

В ходе выполнения проекта, мы работали с тремя языками программирования: Си, языком Ассемблера для Учебной Машины и языком Ассемблера IBM PC на базе архитектуры Intel 8086.

В ходе проекта были изучены некоторые аспекты языка Ассемблера и ЭВМ в целом. Для того, чтобы решить поставленную задачу, были продуманы алгоритмы ее решения на языках программирования Си, Ассемблер УМ и Ассемблер IBM PC, составлены блок-схемы этих решений и написаны программы на каждом из языков программирования. В результаты были получены рабочие программы, которые способны решить поставленную задачу, и примеры их работы.

Думаю, что для расширений возможностей данных программ можно попробовать написать программу на языке Си со вставкой на языке Ассемблера, что позволит сократить некоторое количество времени при написании и отладке программы только на языке Ассемблера IBM PC.



Список использованной литературы

1. Галисеев Г.В. Ассемблер для Win 32. Самоучитель. -- М.: Диалектика, 2007. -- 368 с. -- ISBN 978-5-8459-1197-1

2. Зубков С.В. Ассемблер для DOS, Windows и UNIX. -- М. ДМК Пресс; СПб. Питер, 2006. -- 608 с. -- ISBN 5-94074-259-9

3. Кип Ирвин. Язык ассемблера для процессоров Intel = Assembly Language for Intel-Based Computers. -- М.: Вильямс, 2005. -- 912 с. -- ISBN 0-13-091013-9

4. Калашников О.А. Ассемблер? Это просто! Учимся программировать. -- СПб.: БХВ-Петербург, 2007. -- 384 с. -- ISBN 978-5-94157-709

Размещено на Allbest.ru