1. Цель и содержание методических указаний

Практическая работа 8
«РАБОТА С ЭЛЕМЕНТАМИ ОДНОМЕРНОГО МАССИВА»
1. ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ
Целью работы является закрепление теоретических знаний по разделу
«архитектура набора команд» компьютера и получение практических навыков в
программировании на Ассемблере под 32-разрядную Windows.
Краткое содержание. В данной практической работе мы научимся
организовывать циклы для обработки одномерных массивов, изучим некоторые
виды относительной адресации переменных в памяти.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Для описания и инициализации массива элементов используются те же
директивы, что и для описания единичных переменных.
.data
A
B
CC
DB
DW
DD
1,2,3,4,5,6,7,8 ;массив из 8 однобайтовых элементов
1,8,1024,4095 ;массив из 4 двухбайтовых элементов
+255,-100 ;массив из 2 четырёхбайтовых элементов
В памяти элементы массива располагаются последовательно, начиная с
младшего элемента. Если элемент имеет размерность более одного байта, то
согласно архитектуре little-endian по младшему адресу храниться младший байт
числа. Это значит, что адресом элемента в памяти является адрес его младшего
байта. Например, обратите внимание, что элемент В[1], равный 000816 в
шестнадцатеричном представлении, храниться в памяти перевёрнутым как два
байта 08 00 с последовательными адресами 0040300А и 0040300В.
Для обращения к элементу одномерного массива требуется составить
формулу для вычисления его адреса в памяти. Имя массива однозначно
определяет адрес его нулевого элемента. Этот адрес можно предварительно
загрузить в один из регистров, и затем использовать косвенно-регистровую
адресацию.
ESI,СС ;в регистр ESI заноситься адрес младшего байта нулевого
; элемента массива СС
Аналогично работает команда
LEA
MOV
ESI,offset СС ;ESI= адрес мл. байта нулевого элемента массива СС
Если к этой величине прибавить размер элемента в байтах то получим
адрес следующего элемента, и так далее.
ADD
ESI,4
;увеличение адреса на 4
Для обращения за элементом в ОП по этому адресу надо записать следующую
формулу:
MOV EAX,[ESI] ;косвенно-регистровая адресация элемента массива CC
;EAX=содержимое ячейки ОП по адресу [ESI],
; размером 32 бит (как и регистр EАХ)
MOV
AX , [ESI]
РП
ОП
ЕAX
…
ESI
операнд
Или другой вариант
MOV
MOV
ESI,0
;ESI=0
AX,A[ESI] ;AX= ОП [ESI,15÷0]
Для того, чтобы перебрать все элементы массива, требуется организовать
цикл с количеством проходов, равным количеству элементов массива
(аналогично конструкции for в Си, Паскале). Счётчиком цикла по умолчанию
всегда является регистр ЕСХ. Если в него поместить величину, равную числу
элементов, то по команде организации цикла в конце каждого цикла из
регистра ЕСХ вычитается «1» и получившееся значение сравнивается с «0».
Когда ЕСХ=0, цикл заканчивается, иначе организуется переход на начало
цикла. Цикл while организуется с помощью команд условного перехода.
Далее приведён фрагмент кода программы, которая сортирует одномерный
массив по возрастанию методом пузырька. Этот метод подразумевает
несколько переборов всех элементов. В каждом переборе происходит
многократное попарное сравнение всех соседних элементов массива. Перед
началом каждого перебора флаг перестановки сбрасывается (становиться
равным «0»). Если встречаются неупорядоченные пары, то элементы пары
меняются местами и устанавливается флаг необходимости провести ещё один
перебор. Процедура перебора повторяется до тех пор, пока флаг перестановки
равен «1». Если после очередного перебора флаг остаётся нулевым, то
сортировка заканчивается.
;стандартное начало программы
.data
A
DW
0,1,2,4,6,7,3
;массив двухбайтовых элементов
…
.code
…
WHILE1:
FOR1:
NEXT:
MOV DL,1
MOV ECX,7-1
MOV DL,0
LEA ESI,A
MOV AX,[ESI]
MOV BX,[ESI+2]
CMP AX,BX
JBE NEXT
MOV [ESI],BX
MOV [ESI+2],AX
OR DH,1
INC ESI
INC ESI
LOOP FOR1
OR DH,0
JNZ WHILE1
;флаг перестановок установить в «1» для первичного входа в цикл перебора
;начало цикла while
;сброс флага
;загрузка в регистр ESI адреса массива (нулевого элемента)
;загрузка в регистр АХ очередного элемента массива с адресом ESI
;загрузка в рег. ВХ след. по порядку элемента с адресом ESI+длина элемента (2)
;сравнение пары элементов
;АХ≤ВХ тогда переход к следующей паре
;
перестановка
;
;установка флага
;вычисление адреса нового элемента для перебора ESI=ESI+длина эл-та
;команда организации цикла попарных перестановок (со счётчиком ЕСХ)
;проверка флага
;на начало цикла перебора «пока флаг≠0» (без счётчика)
;вывод результатов
;стандартное завершение работы программы
1.


2.
3.
4.
3. ЗАДАНИЕ
Создать свою программу prakt8.asm согласно варианту в редакторе Quick
Editor пакета MASM, которая
выполняет заданные действия,
выводит на экран окно с результатами.
Откомпилировать программу и запустить на исполнение (в случае
безошибочной компиляции, иначе исправить синтаксические ошибки и
провести повторную компиляцию и запуск).
Отладить программу через OllyDbg, проследить изменения в регистрах.
Ответить на вопросы для самопроверки.
4. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
№
вар
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Задание (целочисленные операции)
Найти минимальный и максимальный элемент массива и запомнить их
номера, предусмотреть случай, когда все/несколько элементов равны.
Найти нулевой/ые элементы массива и запомнить их номера,
предусмотреть случай, когда таких элементов нет.
Найти элементы массива, содержащие 2 единицы в двоичном
представлении и запомнить их номера, предусмотреть случай, когда таких
элементов нет.
Поменять местами элементы с заданными номерами и с заданными
значениями, предусмотреть случай, когда таких элементов нет.
Умножить каждый элемент массива на его номер.
Вычислить сумму всех элементов массива и запомнить её в заданной
переменной.
Вычислить сумму всех отрицательных элементов массива и запомнить её
в заданной переменной, предусмотреть случай, когда таких элементов
нет.
Вычислить сумму всех элементов массива больше заданного числа и
запомнить её в заданной переменной, предусмотреть случай, когда таких
элементов нет.
Вычислить сумму всех чётных элементов массива и запомнить её в
заданной переменной, предусмотреть случай, когда таких элементов нет.
Поменять местами элементы с чётными и нечётными номерами,
предусмотреть случай, когда общее число элементов массива чётно и
нечётно.
Поменять местами первый и последний элементы массива, второй и
предпоследний, и т.д. предусмотреть случай, когда общее число
элементов массива чётно и нечётно.
Поменять местами элементы массива, с произвольными номерами
(заданы как переменные в памяти), предусмотреть случай, когда эти
номера больше общего числа элементов массива.
4
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Как располагаются элементы массива в памяти компьютера?
2. Как рассчитать адрес элемента с произвольным номером?
3. Как организовать цикл для перебора всех элементов массива?
4. Как организуется счётчик циклов?
5. Как изменяется номер и адрес элемента массива в цикле?
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Нарваха Р. Введение в крэкинг с нуля, используя OllyDbg.
(http://pro.dtn.ru/cr.html).
2. Intel 64 and IA32-Architectures Software Developers Manual (с сайта intel.com)
3. Гук М., Юров В. Процессоры Pentium III, Athlon и другие. – СПб.:
Издательство «Питер», 2000.
4. Юров В. Ассемблер. – СПб.: Издательство «Питер», 2002.
5. Иванова Е.М. «Форматированный вывод числа – результата вычислений
программы». Учебно-методическое пособие. Москва – МИЭМ ВШЭ, 2013.
5