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Text File  |  1988-06-03  |  19KB  |  338 lines

  1.   PROGPREF SEGMENT   AT 0      ;Really a DSECT mapping the program prefix
  2.            ORG   PROGPREF+6
  3.   MEMSIZE  DW   ?              ;Size of available memory
  4.   PROGPREF ENDS
  5. Really, no matter whether the AT value represents truth or fiction, it is
  6. your responsibility, not the assembler's, to get set up a segment register
  7. so that you can really reach the storage in question.   So, you can't say
  8.          MOV  AL,EQUIP
  9. unless you first say something like
  10.          MOV  AX,BIOSAREA   ;BIOSAREA becomes a symbol with value 40H
  11.          MOV  ES,AX
  12.          ASSUME ES:BIOSAREA
  13. Enough about SEGMENT.  The END statement is simple.  It goes at the end of
  14. every assembly.  When you are assembling a subroutine, you just say
  15.          END
  16. but when you are assembling the main routine of a program you say
  17.         END label
  18. where 'label' is the place where execution is to begin.
  19. Another pseudo-op illustrated in the program is ASSUME.  ASSUME is like the
  20. USING statement in 370 assembler.  However, ASSUME can ONLY refer to seg-
  21. ment registers.  The assembler uses ASSUME information to decide whether to
  22. assemble segment override prefixes and to check that the data you are try-
  23. ing to access is really accessible.  In this case, we can reassure the
  24. assembler that both the CS and DS registers will address the section called
  25. HELLO at execution time.  Actually, the SS and ES registers will too, but
  26. the assembler never needs to make use of this information.
  27. I guess I have explained everything in the program except that ORG
  28. pseudo-op.  ORG means the same thing as it does in many assembly languages.
  29. It tells the assembler to move its location counter to some particular
  30. address.  In this case, we have asked the assembler to start assembling
  31. code hex 100 bytes from the start of the section called HELLO instead of at
  32. the very beginning.  This simply reflects the way COM programs are loaded.
  33. When a COM program is loaded by the system, the system sets up all four
  34. segment registers to address the same 64K of storage.  The first 100 hex
  35. bytes of that storage contains what is called the program prefix; this area
  36. is described in appendix E of the DOS manual.  Your COM program physically
  37. begins after this.  Execution begins with the first physical byte of your
  38. program; that is why the JMP instruction is there.
  39. Wait a minute, you say, why the JMP instruction at all?  Why not put the
  40. data at the end?  Well, in a simple program like this I probably could have
  41. gotten away with that.  However, I have the habit of putting data first and
  42. would encourage you to do the same because of the way the assembler has of
  43. assembling different instructions depending on the nature of the operand.
  44. IBM PC Assembly Language Tutorial                                        19
  45.  
  46.  
  47. Unfortunately, sometimes the different choices of instruction which can
  48. assemble from a single opcode have different lengths.  If the assembler has
  49. already seen the data when it gets to the instructions it has a good chance
  50. of reserving the right number of bytes on the first pass.  If the data is
  51. at the end, the assembler may not have enough information on the first pass
  52. to reserve the right number of bytes for the instruction.  Sometimes the
  53. assembler will complain about this, something like "Forward reference is
  54. illegal" but at other times, it will make some default assumption.  On the
  55. second pass, if the assumption turned out to be wrong, it will report what
  56. is called a "Phase error," a very nasty error to track down.  So get in the
  57. habit of putting data and equated symbols ahead of code.
  58. OK.  Maybe you understand the program now.  Let's walk through the steps
  59. involved in making it into a real COM file.
  60. 1.  The file should be created with the name HELLO.ASM (actually the name
  61.     is arbitrary but the extension .ASM is conventional and useful)
  62. 2.
  63.       ASM   HELLO,,;
  64.     (this is just one example of invoking the assembler; it uses the small
  65.     assembler ASM, it produces an object file and a listing file with the
  66.     same name as the source file.  I am not going exhaustively into how to
  67.     invoke the assembler, which the manual goes into pretty well.  I guess
  68.     this is the first time I mentioned that there are really two
  69.     assemblers; the small assembler ASM will run in a 64K machine and
  70.     doesn't support macros.  I used to use it all the time; now that I have
  71.     a bigger machine and a lot of macro libraries I use the full function
  72.     assembler MASM.  You get both when you buy the package).
  73. 3.  If you issue DIR at this point, you will discover that you have
  74.     acquired HELLO.OBJ (the object code resulting from the assembly) and
  75.     HELLO.LST (a listing file).  I guess I can digress for a second here
  76.     concerning the listing file.  It contains TAB characters.  I have found
  77.     there are two good ways to get it printed and one bad way.  The bad way
  78.     is to use LPT1: as the direct target of the listing file or to try
  79.     copying the LST file to LPT1 without first setting the tabs on the
  80.     printer.  The two good ways are to either
  81.     a.  direct it to the console and activate the printer with CTRL-PRTSC.
  82.         In this case, DOS will expand the tabs for you.
  83.     b.  direct to LPT1: but first send the right escape sequence to LPT1 to
  84.         set the tabs every eight columns.  I have found that on some early
  85.         serial numbers of the IBM PC printer, tabs don't work quite right,
  86.         which forces you to the first option.
  87. 4.
  88.           LINK  HELLO;
  89.     (again, there are lots of linker options but this is the simplest.  It
  90.     takes HELLO.OBJ and makes HELLO.EXE).  HELLO.EXE?  I thought we were
  91. IBM PC Assembly Language Tutorial                                        20
  92.  
  93.  
  94.     making a COM program, not an EXE program.  Right.  HELLO.EXE isn't
  95.     really executable; its just that the linker doesn't know about COM pro-
  96.     grams.  That requires another utility.  You don't have this utility if
  97.     you are using DOS 1.0; you have it if you are using DOS 1.1 or DOS 2.0.
  98.     Oh, by the way, the linker will warn you that you have no stack
  99.     segment.  Don't worry about it.
  100. 5.
  101.           EXE2BIN  HELLO HELLO.COM
  102.     This is the final step.  It produces the actual program you will exe-
  103.     cute.  Note that you have to spell out HELLO.COM; for a nominally
  104.     rational but actually perverse reason, EXE2BIN uses the default exten-
  105.     sion BIN instead of COM for its output file.  At this point, you might
  106.     want to erase HELLO.EXE; it looks a lot more useful than it is.
  107.     Chances are you won't need to recreate HELLO.COM unless you change the
  108.     source and then you are going to have to redo the whole thing.
  109. 6.
  110.           HELLO
  111.     You type hello, that invokes the program, it says
  112.           HELLO YOURSELF!!!
  113.     (oops, what did I do wrong....?)
  114.  
  115. What about subroutines?
  116. _______________________
  117. What about subroutines?
  118. What about subroutines?
  119. What about subroutines?
  120. I started with a simple COM program because I actually think they are easi-
  121. er to create than subroutines to be called from high level languages, but
  122. maybe its really the latter you are interested in.  Here, I think you
  123. should get comfortable with the assembler FIRST with little exercises like
  124. the one above and also another one which I will finish up with.
  125. Next you are ready to look at the interface information for your particular
  126. language.  You usually find this in some sort of an appendix.  For example,
  127. the BASIC manual has Appendix C on Machine Language Subroutines.  The
  128. PASCAL manual buries the information a little more deeply:  the interface
  129. to a separately compiled routine can be found in the Chapter on Procedures
  130. and Functions, in a subsection called Internal Calling Conventions.
  131. Each language is slightly different, but here are what I think are some
  132. common issues in subroutine construction.
  133. 1.  NEAR versus FAR?  Most of the time, your language will probably call
  134.     your assembler routine as a FAR routine.  In this case, you need to
  135.     make sure the assembler will generate the right kind of return.  You do
  136.     this with a PROC...ENDP statement pair.  The PROC statement is probably
  137.  
  138. IBM PC Assembly Language Tutorial                                        21
  139.  
  140.  
  141.     a good idea for a NEAR routine too even though it is not strictly
  142.     required:
  143.               FAR linkage:        |            NEAR linkage:
  144.                                   |
  145.     ARBITRARY SEGMENT             |  SPECIFIC  SEGMENT  PUBLIC
  146.               PUBLIC THENAME      |            PUBLIC THENAME
  147.               ASSUME CS:ARBITRARY |            ASSUME CS:SPECIFIC,DS:SPECIFIC
  148.     THENAME   PROC FAR            |            ASSUME ES:SPECIFIC,SS:SPECIFIC
  149.               ..... code and data |  THENAME   PROC NEAR
  150.     THENAME   ENDP                |            ..... code and data ....
  151.     ARBITRARY ENDS                |  THENAME   ENDP
  152.               END                 |  SPECIFIC  ENDS
  153.                                   |            END
  154.     With FAR linkage, it doesn't really matter what you call the segment.
  155.     you must declare the name by which you will be called in a PUBLIC pseu-
  156.     do-op and also show that it is a FAR procedure.  Only CS will be ini-
  157.     tialized to your segment when you are called.  Generally, the other
  158.     segment registers will continue to point to the caller's segments.
  159.     With NEAR linkage, you are executing in the same segment as the caller.
  160.     Therefore, you must give the segment a specific name as instructed by
  161.     the language manual.  However, you may be able to count on all segment
  162.     registers pointing to your own segment (sometimes the situation can be
  163.     more complicated but I cannot really go into all of the details).  You
  164.     should be aware that the code you write will not be the only thing in
  165.     the segment and will be physically relocated within the segment by the
  166.     linker.  However, all OFFSET references will be relocated and will be
  167.     correct at execution time.
  168. 2.  Parameters passed on the stack.  Usually, high level languages pass
  169.     parameters to subroutines by pushing words onto the stack prior to
  170.     calling you.  What may differ from language to language is the nature
  171.     of what is pushed (OFFSET only or OFFSET and SEGMENT) and the order in
  172.     which it is pushed (left to right, right to left within the CALL state-
  173.     ment).  However, you will need to study the examples to figure out how
  174.     to retrieve the parameters from the stack.  A useful fact to exploit is
  175.     the fact that a reference involving the BP register defaults to a ref-
  176.     erence to the stack segment.  So, the following strategy can work:
  177.       ARGS     STRUC
  178.                DW   3 DUP(?)  ;Saved BP and return address
  179.       ARG3     DW   ?
  180.       ARG2     DW   ?
  181.       ARG1     DW   ?
  182.       ARGS     ENDS
  183.            ...........
  184.                PUSH BP                 ;save BP register
  185.                MOV  BP,SP              ;Use BP to address stack
  186.                MOV   ...,[BP].ARG2     ;retrieve second argument
  187.                (etc.)
  188.  
  189. IBM PC Assembly Language Tutorial                                        22
  190.  
  191.  
  192.     This example uses something called a structure, which is only available
  193.     in the large assembler; furthermore, it uses it without allocating it,
  194.     which is not a well-documented option.  However, I find the above
  195.     approach generally pleasing.  The STRUC is like a DSECT in that it
  196.     establishes labels as being offset a certain distance from an arbitrary
  197.     point; these labels are then used in the body of code by beginning them
  198.     with a period; the construction ".ARG2" means, basically, " +
  199.     (ARG2-ARGS)."
  200.     What you are doing here is using BP to address the stack, accounting
  201.     for the word where you saved the caller's BP and also for the two words
  202.     which were pushed by the CALL instruction.
  203. 3.  How big is the stack?  BASIC only gives you an eight word stack to play
  204.     with.  On the other hand, it doesn't require you to save any registers
  205.     except the segment registers.  Other languages give you a liberal
  206.     stack, which makes things a lot easier.  If you have to create a new
  207.     stack segment for yourself, the easiest thing is to place the stack at
  208.     the end of your program and:
  209.          CLI                      ;suppress interrupts while changing the stack
  210.          MOV  SSAVE,SS            ;save old SS in local storage (old SP
  211.                                   ; already saved in BP)
  212.          MOV  SP,CS               ;switch
  213.          MOV  SS,SP               ;the
  214.          MOV  SP,OFFSET STACKTOP  ;stack
  215.          STI                      ;(maybe)
  216.     Later, you can reverse these steps before returning to the caller.  At
  217.     the end of your program, you place the stack itself:
  218.              DW   128 DUP(?)          ;stack of 128 words (liberal)
  219.     STACKTOP LABEL WORD
  220. 4.  Make sure you save and restore those registers required by the caller.
  221. 5.  Be sure to get the right kind of addressibility.  In the FAR call exam-
  222.     ple, only CS addresses your segment.  If you are careful with your
  223.     ASSUME statements the assembler will keep track of this fact and gener-
  224.     ate CS prefixes when you make data references; however, you might want
  225.     to do something like
  226.                     MOV AX,CS      ;get current segment address
  227.                     MOV DS,AX      ;To DS
  228.                     ASSUME DS:THISSEG
  229.     Be sure you keep your ASSUMEs in synch with reality.
  230.  
  231.  
  232.  
  233. IBM PC Assembly Language Tutorial                                        23
  234.  
  235.  
  236. Learning about BIOS and the hardware
  237. ____________________________________
  238. Learning about BIOS and the hardware
  239. Learning about BIOS and the hardware
  240. Learning about BIOS and the hardware
  241. You can't do everything with DOS calls.  You may need to learn something
  242. about the BIOS and about the hardware itself.  In this, the Technical Ref-
  243. erence is a very good thing to look at.
  244. The first thing you look at in the Technical Reference, unless you are
  245. really determined to master the whole ball of wax, is the BIOS listings
  246. presented in Appendix A. Glory be:  here is the whole 8K of ROM which deals
  247. with low level hardware support layed out with comments and everything.
  248. In fact, if you are just interested in learning what BIOS can do for you,
  249. you just need to read the header comments at the beginning of each section
  250. of the listing.
  251. BIOS services are invoked by means of the INT instruction; the BIOS occu-
  252. pies interrupts 10H through 1FH and also interrupt 5H; actually, of these
  253. seventeen interrupts, five are used for user exit points or data pointers,
  254. leaving twelve actual services.
  255. In most cases, a service deals with a particular hardware interface; for
  256. example, BIOS interrupt 10H deals with the screen.  As with DOS function
  257. calls, many BIOS services can be passed a function code in the AH register
  258. and possible other arguments.
  259. I am not going to summarize the most useful BIOS features here; you will
  260. see some examples in the next sample program we will look at.
  261. The other thing you might want to get into with the Tech reference is the
  262. description of some hardware options, particularly the asynch adapter,
  263. which are not well supported in the BIOS.  The writeup on the asynch adapt-
  264. er is pretty complete.
  265. Actually, the Tech reference itself is pretty complete and very nice as far
  266. as it goes.  One thing which is missing from the Tech reference is informa-
  267. tion on the programmable peripheral chips on the system board.  These
  268. include
  269.       the 8259 interrupt controller
  270.       the 8253 timer
  271.       the 8237 DMA controller and
  272.       the 8255 peripheral interface
  273. To make your library absolutely complete, you should order the INTEL data
  274. sheets for these beasts.
  275. I should say, though, that the only I ever found I needed to know about was
  276. the interrupt controller.  If you happen to have the 8086 Family User's
  277. Manual, the big book put out by INTEL, which is one of the things people
  278. sometimes buy to learn about 8086 architecture, there is an appendix there
  279. which gives an adequate description of the 8259.
  280.  
  281.  
  282. IBM PC Assembly Language Tutorial                                        24
  283.  
  284.  
  285. A final example
  286. _______________
  287. A final example
  288. A final example
  289. A final example
  290. I leave you with a more substantial example of code which illustrates some
  291. good elementary techniques; I won't claim its style is perfect, but I think
  292. it is adequate.  I think this is a much more useful example than what you
  293. will get with the assembler:
  294.           PAGE 61,132
  295.           TITLE SETSCRN -- Establish correct monitor use at boot time
  296. ;
  297. ;         This program is a variation on many which toggle the equipment flags
  298. ;         to support the use of either video option (monochrome or color).
  299. ;         The thing about this one is it prompts the user in such a way that he
  300. ;         can select the use of the monitor he is currently looking at (or which
  301. ;         is currently connected or turned on) without really having to know
  302. ;         which is which.  SETSCRN is a good program to put first in an
  303. ;         AUTOEXEC.BAT file.
  304. ;
  305. ;         This program is highly dependent on the hardware and BIOS of the IBMPC
  306. ;         and is hardly portable, except to very exact clones.  For this reason,
  307. ;         BIOS calls are used in lieu of DOS function calls where both provide
  308. ;         equal function.
  309. ;
  310. OK.  That's the first page of the program.  Notice the PAGE statement,
  311. which you can use to tell the assembler how to format the listing.  You
  312. give it lines per page and characters per line.  I have mine setup to print
  313. on the host lineprinter; I routinely upload my listings at 9600 baud and
  314. print them on the host; it is faster than using the PC printer.
  315. There is also a TITLE statement.  This simply provides a nice title for
  316. each page of your listing.  Now for the second page:
  317.           SUBTTL -- Provide .COM type environment and Data
  318.           PAGE
  319. ;
  320. ;         First, describe the one BIOS byte we are interested in
  321. ;
  322. BIOSDATA  SEGMENT   AT 40H    ;Describe where BIOS keeps his data
  323.           ORG       10H       ;Skip parts we are not interested in
  324. EQUIP     DB        ?         ;Equipment flag location
  325. MONO      EQU       00110000B ;These bits on if monochrome
  326. COLOR     EQU       11101111B ;Mask to make BIOS think of the color board
  327. BIOSDATA  ENDS                ;End of interesting part
  328. ;
  329. ;         Next, describe some values for interrupts and functions
  330. ;
  331. DOS       EQU       21H       ;DOS Function Handler INT code
  332. PRTMSG    EQU       09H       ;Function code to print a message
  333. KBD       EQU       16H       ;BIOS keyboard services INT code
  334. GETKEY    EQU       00H       ;Function code to read a character
  335. SCREEN    EQU       10H       ;BIOS Screen services INT code
  336. MONOINIT  EQU       02H       ;Value to initialize monochrome screen
  337. IBM PC Assembly Language Tutorial                                        25
  338.