ПРЕДИСЛОВИЯ

obl

VAX

assembly language and architecture

Charles Kapps

Temple University

Robert L. Stafford

Temple University

PRINDLE, WEBER & SCHMIDT

Boston

Ч.КЭПС, Р.СТАФФОРД

VAX:

ПР0ГРАММИР0ВАНИЕ
НА ЯЗЫКЕ
АССЕМБЛЕРА
И АРХИТЕКТУРА

Перевод с английского

И. В. Сперанской, В. М. Северьянова

Под редакцией

А. С. Богданова

Москва
«Радио и связь»
1991

ББК	32.973
	K98
УДК	681.3.068

Редакция переводной литературы.

Ч. Кэпс, Р. Стаффорд

К98

VAX: Программирование на языке ассемблера и архитектура:
Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1991. - 416 с.; ил.

ISBN 5-256-00706-8.

В книге американских авторов изучение особенностей архитектуры ЭВМ семейства VAX тесно переплетаются с рассмотрением программирования на языке ассемблера для ЭВМ этого семейства. Большое внимание уделяется разработке программ в среде операционной системы VAX/VМS, системному уровню организации ввода-вывода, взаимодействию с языками высокого уровня и функциям операционной системы. Изложение материала сопровождается примерами конкретных программ, контрольными вопросами и задачами. Для программистов.

К

2404000000-116

139-90

046 (01)-91

ББК 32 973

ISBN 5-256-00706-8 (рус.)
ISBN 0-87150-837-0 (англ.)

© 1985 by PWS Publishers

© Перевод на русский язык И.В. Сперанской,
В.М. Северьянова, примечания А.С. Богда-
нова, 1991

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА

ПРЕДИСЛОВИЕ

Глава 1. Введение

1.1. Аннотация

1.2. Исторический обзор

Первые шаги

Электронные вычислительные машины

Эра транзисторов

Интегральные схемы

Достижения в развитии технических средств

1.3. Развитие программного обеспечения

Машинный язык и язык ассемблера

Языки высокого уровня

Зачем изучать язык ассемблера?

Упражнения 1.1

1.4. Семейство ЭВМ VAX

Фирма Digital Equipment Corporation

Семейство ЭВМ PDP-11

Семейство ЭВМ VAX

Системное программное обеспечение

1.5. Начальные сведения

Программа на языке ассемблера

Взаимодействие с вычислительной системой

Инструкции языка ассемблера

Упражнения 1.2

Глава 2. Представление чисел, арифметические и логические операции в вычислительных машинах

2.1. Введение

2.2. Системы счисления

Исторические сведения

Десятичная система счисления

Счёт в системах счисления, отличных от десятичной

2.3. Двоичные числа

Зачем нужны двоичные числа

Счёт в двоичной системе счисления

Двоичная арифметика

2.4. Преобразование чисел

Основные алгоритмы

Преобразование умножением

Преобразование делением

2.5. Шестнадцатеричные числа

Ещё немного о представлении чисел

Шестнадцатеричное представление чисел

Сложение и вычитание шестнадцатеричных чисел

Упражнения 2.1

2.6. Двоичная арифметика в дополнительных кодах

Особенности представления чисел в вычислительных машинах

Отрицательные числа в дополнительном коде

2.7. Представление чисел в ЭВМ семейства VAX

Байты, слова и длинные слова

Представление целых чисел в формате байта

Представление целых чисел в формате слова и длинного слова

2.8. Булева логика

Логические значения и операции

Побитовая обработка

2.9. Другие способы кодирования

Восьмеричное представление

Представление чисел в обратном коде

Другие способы представления информации

Упражнения 2.2

Глава 3. Процессор и структура памяти

3.1. Введение

3.2. Организация ЭВМ

3.3. Организация памяти ЭВМ семейства VAX

Основные понятия

Адрес и содержимое памяти

3.4. Взаимодействие процессора с памятью

Работа с памятью. операции выборки и записи

Инструкция сложения байтов

Инструкции вычитания байтов, пересылки байтов и возврата управления

3.5. Программы в машинном коде

Коды машинного языка

3.6. Программный счётчик

3.7. Ошибки выполнения

Упражнения 3.1

3.8. Некоторые дополнительные инструкции

Описание инструкций

Дополнительные инструкции

3.9. Дополнительные спецификаторы операндов

Непосредственная адресация

Относительная адресация

Упражнения 3.2

Глава 4. Ассемблер и процесс ассемблирования

4.1. Введение

4.2. Пример использования языка ассемблера

Программа на языке ассемблера

4.3. Процесс ассемблирования

Таблицы имён

Простая трансляция

Создание таблицы имён

Двухпроходное ассемблирование

4.4. Завершенный вариант программы на языке ассемблера

4.5. Синтаксис языка ассемблера VAX-11 MACRO

Символические имена

Поле метки

Поле кода операции

Поле операндов

Комментарии

4.6. Дополнительные возможности ассемблера

Преобразование чисел

Директивы .BYTE, .WORD и .LONG

директивы .BLKB, .BLKW и .BLKL

Простые выражения

Числа и адреса

Упражнения 4.1

4.7. Компоновщик

4.8. Выполнение программы

Ассемблирование программы

Компоновка программы

Выполнение программы

Ошибки программирования и отладка

Упражнения 4.2

Глава 5. Управление последовательностью выполнения программы

5.1. Введение

5.2. Операторы переходов

Пример конструкции IF-THEN

Условные переходы при интерпретации операндов как чисел со знаком

Пример конструкции IF-THEN-ELSE

Локальные метки

5.3. Коды условий

Семейство инструкций CMP

Установка кодов условий

5.4. Формат инструкций переходов

Относительная адресация

Инструкции BRW И JMP

5.5. Дополнительные инструкции

Семейство инструкций CLR

Семейство инструкций INC и DEC

Семейство инструкций TST

5.6. Организация циклов

5.7. Регистры процессора

Система обозначений в языке ассемблера

Некоторые примеры

Регистровая адресация

5.8. Подпрограммы

Ввод и вывод

Дополнительные инструкции вызова подпрограмм

Пример подпрограммы

Упражнения 5.1

Глава 6. Арифметические операции на ЭВМ VAX

6.1. Введение

6.2. Числа со знаком и без знака

Работа с числами и их интерпретация

Обработка переполнения

Другие флаги условий

Инструкции обработки данных

Инструкции преобразования данных и знака

Упражнения 6.1

6.3. Умножение и деление

Основные инструкции

Инструкции расширенного умножения и деления

6.4. Арифметические операции с повышенной точностью

Представление с двойной точностью

Сложение и вычитание чисел с двойной точностью

Инструкции сложения и вычитания с переносом

6.5. Алгоритмы умножения и деления

Инструкции сдвига

Основные алгоритмы умножения и деления (дополнение)

Упражнения 6.2

Глава 7. Массивы

7.1. Введение

7.2. Массивы в программах на языке ассемблера

Распределение памяти

Адресные выражения

Регистровый косвенный режим

Семейство инструкций MOVAL

Программа сортировки

Упражнения 7.1

7.3. Другие режимы адресации

Адресация с автоувеличением

Адресация с автоуменьшением

Режимы адресации со смещением

Индексный режим адресации

7.4. Режимы адресации с использованием регистров общего назначения

Литеральный режим адресации

Режимы косвенной адресации

7.5. Режимы адресации с использованием программного счётчика

7.6. Многомерные массивы

Размещение массивов в памяти

Обработка массивов в ЭВМ семейства VAX

Инструкция INDEX

Упражнения 7.2

Глава 8. Символьная информация

8.1. Представление символьной информации

Введение

Система кодов ASCII

Расположение символов кода ASCII на клавиатуре

Устройства, отличные от телетайпа

Внутреннее представление символов в ЭВМ семейства VAX

8.2. Обработка символьной информации

Байты и инструкции работы с байтами

Соглашения языка ассемблера для символьных строк

Упражнения 8.1

8.3. Упрощённый ввод-вывод

8.4. Инструкции побитовой обработки

Необходимость работы с битами

Семейства инструкций BIS, BIC и BIT

Инструкция XOR

Инструкции MCOM

Примеры использования побитовой обработки

Инструкции BLBS и BLBC

8.5. Другие способы представления символьной информации

Код холлерита

Современные перфокарточные коды

Упражнения 8.2

Глава 9. Подпрограммы

9.1. Введение

9.2. Вызов подпрограммы

Инструкция JSB

Использование стека

Передача информации между основной программой и подпрограммами

Упражнения 9.1

9.3. Раздельное ассемблирование и глобальные имена

Необходимость раздельного ассемблирования

Глобальные имена

Обработка глобальных имён при компоновке

9.4. Вызов процедуры

Инструкции CALLG и CALLS

9.5. Связь между программами на языке ассемблера и на языках высокого уровня

Необходимость объединения программ на языке ассемблера и языках высокого уровня

Соглашения о связях в операционной системе vax/vms

Соглашения о связях в языке Фортран

Соглашения о связях в Паскале

Функции в языках Фортран и Паскаль

Общие блоки Фортрана

Символьный тип данных Фортрана-77

9.6. Рекурсивные функции

Упражнения 9.2

Глава 10. Макроинструкции и условное ассемблирование

10.1. Введение

10.2. Повторяющиеся фрагменты программы

Преимущество повторения фрагментов при ассемблировании

Блоки повторения

Использование в блоках повторения счётчика адреса

Использование имён в блоках повторения

10.3. Символические выражения

Особенности формирования выражений

Правила формирования выражений

Пример использования выражений

Особенности вычисления выражений при ассемблировании

Упражнения 10.1

10.4. Макроинструкции

Простые макроинструкции

Макроопределение и макрорасширение

Макроинструкции и параметры

10.5. Условное ассемблирование

Определение условного ассемблирования

Пример условного ассемблирования

Другие коды условного ассемблирования

10.6. Вложенность и рекурсия

Упражнения 10.2

10.7. Более сложные приёмы написания макроинструкций

Ключевые параметры

Подстановка значений параметров по умолчанию

Порождение локальных имён

Обработка символов в макроинструкциях

Строки продолжения

Упражнения 10.3

Глава 11. Системный ввод и вывод

11.1. Введение

11.2. Использование системного сервиса

11.3. Запросы ввода-вывода с очередями

Назначение канала ввода-вывода

Функции ввода-вывода с очередями

11.4. Ввод-вывод с терминала

Особенности организации ввода с очередями

Интерактивный режим работы с терминалом

11.5. Дополнительные соображения по организации ввода-вывода с очередями

Логические имена устройств

Форматный вывод

Упражнения 11.1

11.6. Файлы и записи

Внешние запоминающие устройства большой ёмкости

11.7. Подсистема управления записями (RMS)

Блоки доступа к файлу

Блоки доступа к записи

11.8. Использование подсистемы RMS

Операции подсистемы RMS

Использование блоков доступа в программе

Управление терминалами и устройствами печати

Наводящие сообщения при вводе с терминала

Ошибки ввода-вывода

Образец программы

Упражнения 11.2

Глава 12. Числа с плавающей точкой

12.1. Введение

12.2. Числа с фиксированной и с плавающей точкой

Числа с фиксированной точкой

Числа с плавающей точкой

Нормализованные числа с плавающей точкой

12.3. Операции над числами с плавающей точкой

Сложение и вычитание

Сложности, связанные со сложением и вычитанием

Умножение и деление

Обсуждение

Ошибки при операциях над числами с плавающей точкой

Упражнения 12.1

12.4. Числа с плавающей точкой в ЭВМ семейства VAX

Двоичные числа с плавающей точкой

Представление чисел с плавающей точкой

Числа с плавающей точкой в форматах типа D, G и H

12.5. Операции с плавающей точкой в ЭВМ семейства VAX

Другие инструкции для работы с числами с плавающей точкой

Константы и непосредственные значения

Инструкции преобразования

12.6. Сложные инструкции для работы с числами с плавающей точкой

Упражнения 12.2

Глава 13. Инструкции обработки символьных, десятичных и других данных

13.1. Введение

13.2. Инструкции семейства MOVC

Инструкция MOVC3

Инструкция MOVC5

Использование инструкций семейства MOVC

13.3. Инструкции обработки символьных строк

13.4. Инструкции семейства СМРС

13.5. Другие инструкции обработки символьных строк

Инструкции SKPC, LOCC и MATCHC

Инструкции преобразования кода символов

Упражнения 13.1

13.6. Арифметика упакованных десятичных чисел

Упакованные десятичные числа

Инструкции для работы с упакованными десятичными числами

Инструкции ASHP, CVTLP и CVTPL

13.7. Числовые строки

Форматы числовых строк

Инструкции преобразования числовых строк

Инструкция EDITPC

13.8. Битовые поля переменной длины

13.9. Очереди и инструкции для работы с ними

Упражнения 13.2

Глава 14. Элементы архитектуры ЭВМ семейства VAX

14.1. Введение

14.2. Управление памятью и виртуальная память

Введение

Виртуальная память

Алгоритмы управления страницами

Кэш-память

14.3. Управление памятью на ЭВМ семейства VAX

Буфер трансляции

Контекст процесса

Упражнения 14.1

14.4. Защита и привилегии

Режимы доступа

Инструкция PROBE

Регистры процессора

14.5. Системные интерфейсы и их структура

Системный интерфейс SBI

Асинхронные системные интерфейсы

14.6. Физический уровень ввода-вывода на ЭВМ семейства VAX

Прямой доступ к памяти

Прерывания

Исключительные ситуации

Прерываемые инструкции

Блокировки

Упражнения 14.2

Глава 15. Язык ассемблера более подробно

15.1. Введение

15.2. Формат программы

Основные видоизменения программы

Исходный текст программы

Редактирование исходного текста

Процесс ассемблирования

Данные для ассемблера

Расширение макроинструкций

Упражнения 15.1

15.3. Объектный код

Двоичные файлы и структура записей

Внутренний формат записей на ЭВМ VAX

Объектный модуль

Процесс компоновки

Программные секции

Библиотеки подпрограмм

15.4. Файлы выполняемых образов

Загрузка в виртуальную память

15.5. Выполнение программы

Работа процессора

Позиционно-независимый код

Упражнения 15.2

Приложение А. Подготовка и выполнение программ, написанных на языке ассемблера

А.1. Программа на языке ассемблера

А.2. Подготовка программ на вычислительной системе VAX

А.3. Начало сеанса работы на вычислительной системе VAX

А.4. Команды операционной системы VAX/VMS

А.5. Создание файла

А.6. Выполнение программы

А.7. Ошибки программирования и отладка

А.8. Выполнение отлаженной программы

А.9. Получение документированной копии

Приложение Б. Программы ввода-вывода

ПРОГРАММЫ ВВОДА-ВЫВОДА НА ЯЗЫКЕ АССЕМБЛЕРА

Приложение В. Программы ввода-вывода на языках высокого уровня

ПРОГРАММА НА ЯЗЫКЕ АССЕМБЛЕРА

ПРОГРАММЫ НА ЯЗЫКЕ ФОРТРАН

ПРОГРАММЫ НА ЯЗЫКЕ БЕЙСИК

ПРОГРАММЫ НА ЯЗЫКЕ ПАСКАЛЬ

Приложение Г. Работа с файлами в ОС VAX/VMS

Г.1. Файлы

Г.2. Каталоги

Г.3. Вывод содержимого файла

Г.4. Вывод содержимого каталога

Г.5. Копирование файлов

Г.6. Использование подкаталогов

Г.7. Создание подкаталогов

Г.8. Выполнение операций над группами файлов

Г.9. Удаление файлов

Приложение Д. Редактор текста EDT и его применение

Д.1. Назначение редактора текста

Д.2. Работа с редактором EDT в экранном режиме

ВСТАВКА И УДАЛЕНИЕ ТЕКСТА

Д.3. Ввод команд с помощью вспомогательной клавиатуры

Д.4. Редактирование с телетайпа

Приложение Е. Инструкции и типы данных ЭВМ семейства VAX

РЕЖИМЫ АДРЕСАЦИИ

АДРЕСАЦИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕГИСТРОВ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ

АДРЕСАЦИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММНОГО СЧЁТЧИКА (РЕГИСТР 15)

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ СПЕЦИФИКАЦИИ ОПЕРАНДОВ

НАБОР ИНСТРУКЦИЙ

ИНСТРУКЦИИ В ПОРЯДКЕ ВОЗРАСТАНИЯ ЧИСЛОВОГО ЗНАЧЕНИЯ КОДА ОПЕРАЦИИ

ТАБЛИЦА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ШЕСТНАДЦАТЕРИЧНЫХ ЧИСЕЛ

ТИПЫ ДАННЫХ

БИТОВОЕ ПОЛЕ ПЕРЕМЕННОЙ ДЛИНЫ

СИМВОЛЬНАЯ СТРОКА

ЧИСЛОВЫЕ СТРОКИ С ВЕДОМЫМ ЗНАКОМ

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ МЛАДШИХ ЗНАЧАЩИХ ЦИФР ЧИСЛА И ЗНАКА

ФОРМАТ УПАКОВАННОГО ДЕСЯТИЧНОГО ЧИСЛА

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЗНАКА УПАКОВАННОГО ДЕСЯТИЧНОГО ЧИСЛА (В ПОЛУБАЙТЕ)

ПРИМЕРЫ ОБОЗНАЧЕНИЯ РЕЖИМОВ АДРЕСАЦИИ

СЛОВО СОСТОЯНИЯ ПРОЦЕССОРА

ТАБЛИЦА СТЕПЕНЕЙ ЧИСЕЛ 2 И 16

Формат блока вызова

Формат списка аргументов

Приложение Ж. Таблица кодов ASCII

Ответы к избранным упражнениям

Производственное издание

КЭПС ЧАРЛЬЗ, СТАФФОРД РИЧАРД

VAX: ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ АССЕМБЛЕРА И АРХИТЕКТУРА

Заведующий редакцией Ю. Г. Ивашов
Редакторы Л. Ю. Камочкина, М. Г. Коробочкина
Переплет художника Л. С Дзуцева
Художественный редактор А. С Широков
Технический редактор И. Л. Ткаченко
Корректор А. К. Акименкова

ИБ №1787

Подписано в печать 08.04.91 Формат 70×100/16 Бумага тип. № 2 Гарнитура Пресс-роман Печать офсетная
Усл.печ.л. 33,80 Усл.кр.-отт. 34,13 Уч.изд. л. 36,90 Тираж 30000 экз. Изд. №22385 Зак. №1279 Цена 6 руб.

Издательство "Радио и связь", 101000 Москва, Почтамт, а/я 693

Московская типография № 4 Государственного комитета СССР по печати. Москва, И - 41, Б. Переяславская, 46

Книжные магазины — опорные пункты издательства "Радио и связь"

111024, Москва, шоссе Энтузиастов, 24/43, магазин №15

197198, Ленинград ПС, Большой пр., 34, магазин №55

700070, Ташкент, ул.Шота Руставели, 43, магазин №21

226050, Рига, бул.Падомью, 17, магазин "Гайсма"

634032, Томск, ул.Нахимова, 15/1, магазин №2

503000, Нижний Новгород, пр.Гагарина, 110, магазин №9

630091, Новосибирск, Красный пр., 60, магазин №7 "Техническая книга"

443090, Самара, ул.Советской Армии, 124, магазин №16 "Техническая книга"

173016, Новгород, Ленинградская ул., 13, магазин №2 "Прометей"