18 мар 2013 в 05:25

Калькулятор, блокнот и программирование

Ожидает приглашения

Не секрет что каждый из нас хоть раз открывал com или exe файлы блокнотом, видел письмена подобные этим:

В целях приподнятия завесы тайны странного наречия и написана эта статья.

Сразу стоит отметить, что символы, приведенные выше, по большей части, не несут смысловой нагрузки в своем начертании. Они являются визуальной формой числового представления. В свою очередь, числовое представление является операционным кодом машинного языка, и хранителем сакрального смысла этих тайных знаков.

Практика

Перейдем к более детальному изучению. Для этого нам понадобится книга написанная в недрах корпорации intel (intel 80386 Programmer's Reference Manual). Где детально рассказывается о формате инструкций процессора.
Обычно первой программой на любом языке программирования является вывод сообщения «Hello World!». Чтож… Не будем отступать от классики и приступим.

На первом этапе, нам придется опустится как можно ближе к опкодам и написать программу на языке Ассемблера

Язык ассемблера, или просто ассемблер — низкоуровневый язык программирования, использующий мнемоники, инструкции и операнды для представления машинного кода
Википедия

org 100h
mov ah,9h
mov dx,message
int 21h
int 20h
message db 'Hello World$'

Теперь, имея на руках готовую программу, можно перейти к этапу трансляции.

Трансляция

org 100h
Это просто смещение и код для него не генерируется. Будем использовать 100h для будущего расчета адресов.

mov ah,9h — заносим в регистр ah число 9h.
Переведем в машинные коды. Открываем второй том интеловской книги на странице с инструкцией mov. И видим…

Opcode	Instruction	Clocks	Description
88 /r	MOV r/m8,r8	2/2	Move byte register to r/m byte
89 /r	MOV r/m16,r16	2/2	Move word register to r/m word
89 /r	MOV r/m32,r32	2/2	Move dword register to r/m dword
8A /r	MOV r8,r/m8	2/4	Move r/m byte to byte register
8B /r	MOV r16,r/m16	2/4	Move r/m word to word register
8B /r	MOV r32,r/m32	2/4	Move r/m dword to dword register
8C /r	MOV r/m16,Sreg	2/2	Move segment register to r/m word
8D /r	MOV Sreg,r/m16	2/5,pm=18/19	Move r/m word to segment register
A0	MOV AL,moffs8	4	Move byte at (seg:offset) to AL
A1	MOV AX,moffs16	4	Move word at (seg:offset) to AX
A1	MOV EAX,moffs32	4	Move dword at (seg:offset) to EAX
A2	MOV moffs8,AL	2	Move AL to (seg:offset)
A3	MOV moffs16,AX	2	Move AX to (seg:offset)
A3	MOV moffs32,EAX	2	Move EAX to (seg:offset)
B0 + rb	MOV reg8,imm8	2	Move immediate byte to register
B8 + rw	MOV reg16,imm16	2	Move immediate word to register
B8 + rd	MOV reg32,imm32	2	Move immediate dword to register
C6	MOV r/m8,imm8	2/2	Move immediate byte to r/m byte
C7	MOV r/m16,imm16	2/2	Move immediate word to r/m word
C7	MOV r/m32,imm32	2/2	Move immediate dword to r/m dword

Как же выбрать из всего этого множества необходимую команду? Регистр ah является байтным регистром. Плюс нам необходимо занести в регистр число 9. Поэтому выбираем опкод для MOV reg8, imm8, это B0+rb, где rb номер регистра, который можно взять из следующей таблицы.

	rb	rb	rd
0	AL	AX	EAX
1	CL	CX	ECX
2	DL	DX	EDX
3	BL	BX	EBX
4	AH	SP	ESP
5	CH	BP	EBP
6	DH	SI	ESI
7	BH	DI	EDI

Номер регистра ah равен 4. Отсюда B0+4=B4. Число, которое будет занесено в регистр, пишется следом за опкодом инструкции. Таким образом, mov ah, 9h превращается в B4, 9 (запятая поставлена лишь для визуального отделения чисел).

Следующая инструкция mov dx, message. В регистр dx заносим адрес строки message. Пока рассчитать его мы не можем, поэтому поставим временную заглушку. Пользуясь двумя приведенными выше таблицами, получаем опкод для mov dx — BA,100, где 100 является временной мерой.
Теперь транслируем int 21h и int 20h, из приведенной ниже таблицы можно получить нужные опкоды — это CD,21 и CD,20.

Opcode	Instruction	Clocks	Description
CD ib	INT imm8	37	Interrupt numbered by immediatebyte
CD ib	INT imm8	pm=59	Interrupt--Protected Mode, same privilege
CD ib	INT imm8	pm=99	Interrupt--Protected Mode, moreprivilege
CD ib	INT imm8	pm=119	Interrupt--from V86 mode to PL 0
CD ib	INT imm8	ts	Interrupt--Protected Mode, via task

Запишем полученную программу: B4, 09, BA, 100, CD, 21, CD, 20.
Вернемся к нашей заглушке потому, как нам все еще необходимо рассчитать адрес нашей строки для вывода. Теперь это сделать достаточно просто. Посчитаем все пары цифр по порядку. Их девять (число 100h не входит в один байт. Поэтому требуется два). Таким образом, адрес строки будет равен 100h+9h=109h. Заменяем 100h на 109h. Число 109h, по понятным причинам, не может быть помещено в один байт, поэтому понадобиться двухбайтовое значение 09,01 таким образом, получаем следующую программу: B4, 09, BA, 09, 01, CD, 21, CD, 20.

Кодинг

Для простоты кодирования приведем числа к десятичной системе счисления (для оправдания заголовка, на калькуляторе)
180, 9, 186, 9, 1, 205, 33, 205, 32.
Вооружаемся блокнотом и вставляем нужные ASCII символы.
Не забываем ввести в конце Hello World!$.

Все что осталось это сохранить наш файл с расширением com и запустить.

Хабы:

Чулан