Адресация сегмента стека

АДРЕСАЦИЯ ДАННЫХ

АДРЕСАЦИЯ КОМАНД

Для адресации команд в процессоре предусмотрен регистр IP (Instruction pointer) - указатель команд или счетчик команд, который содержит адрес выбираемой из памяти команды. Данный адрес является относительным, то есть является смещением относительно начала сегмента.

┌───────┐ ┌───────┐

┌───────────────────┤ 043Dh │ <- CS │f.....0│ <- IP

V └───────┘ └───────┘

043D0h ┌────────┐1 команда (instruction pointer)

043D1h ├────────┼────────┬────────┐2 команда (СЧАК)

043D4h ├────────┼────────┼────────┘3 команда

043D6h ├────────┼────────┼────────┬────────┐4 команда

├────────┼────────┴────────┴────────┘

При запуске программы IP = 0, поэтому значение CS:IP = 043D:0000 – логический адрес:

4 B 2 5 CS

+

0 0 5 7 IP

------------

4 B 2 A 7 – физический адрес команды.

При естественном порядке следования команд, счетчик команд наращивается после выборки текущей команды на число, равное длине команды.

IP:=IP + n,где n = 1 – 6

При выполнении команд управления осуществляется изменение IP, а в некоторых случаях и CS таким образом, чтобы эффективный адрес определял команду перехода.

Команды могут одновременно обращаться к двум сегментам данных, адреса которых находятся в регистрах DS и ES. Исполнительный адрес вычисляется аналогично, например:

1 8 7 6 ES

+

4 3 7 8 смещение

------------

1 C A D 8 – физический адрес

Смещение в данном случае может находиться в одном из регистров процессора или непосредственно в формате команды, или же вычисляется как сумма нескольких чисел.

Стек организован по принципу LIFO – Last in, First out.

Процессор управляет моделью стека, так как он организован в оперативной памяти с произвольной выборкой. На рис. представлен сегмент стека, расположенный в памяти с начального адреса 3F430h и занимающий 64 байта. В регистре SS записан адрес сегмента, а в регистре SP - смещение адреса вершины стека. Когда стек пустой, физический адрес равен:

3 F 4 3 SS

+

0 0 4 0 SP

---------------

3 F 4 7 0.

Этот адрес указывает на слово, лежащее за пределами сегмента стека:

┌────────┐

├────────┤

3F430 ├────────┤ ─┐ 3F43 (SS)

3F432 ├────────┤ │

3F434 ├────────┤ │

├────────┤ │

│ │ > Сегмент стека

│ │ │

│ │ │

├────────┤ │

├────────┤ │

3F470 ├────────┤ ─┘ 0040 (SP)

└────────┘

При записи в стек выполняются действия:

- SP:= SP – SP – 2;

- вычисление физического адреса памяти и запись в него слова.

Пусть в стек загружено 3 слова. В этом случае первое слово лежит на дне стека, а третье слово – в вершине стека. На третье слово указывает регистр SP.

┌────────┐

3F430 ├────────┤ 3F43 (SS)

3F432 ├────────┤

├────────┤

│. │

│. │

│. │

│. │

3F46A ├────────┤ 003A (SP)

│3 СЛОВО │

3F46C ├────────┤

│2 СЛОВО │

3F43E ├────────┤

│1 СЛОВО │

3F470 └────────┘

При выборке из стека выполняются следующие действия:

- из вершины стека считывается слово;

- SP:=SP+2.

Когда из стека выбрано третье слово, SP=3Ch и указывает на второе слово. Третье слово остается в ячейке памяти с адресом 3F46A, но этот адрес – за пределами стека и программная модель стека использовать его уже не может.

Описанный стек рассчитан на погружение 32 слов. При погружении в стек 33 слова произойдет его переполнение.

Стек управляется несколькими командами:

PUSH reg16

POP reg16

1) PUSH AX

SP:=SP-2

AX->[SS:SP]

2) PUSH BX

SP:=SP-2

BX->[SS:SP]

3) PUSH CX

SP:=SP-2

CX->[SS:SP]

...........

33) PUSH reg16

SP:=SP-2h=0000h-2h=FFFEh

reg16 ->[SS:SP]

Например:

SS=0447h

reg16 -> [0447:FFFE]

FFFE

----------

1 44 6E – этот адрес отстоит от адреса SS на расстоянии 64 Кб вперед. В этом месте памяти возможно расположение сегментов данных или кода в данной программе. Это приведет к порче программы.

За заполнением стека в языках высокого уровня следит специальная система. При возникновении переполнения осуществляется прерывание программы и выдача сообщения «stack overflow». На Ассемблере такой системы нет. При необходимости ее может построить сам программист.

Стек обычно используют для сохранения регистров и переменных.

Вернемся к состоянию стека, когда в нем расположены 3 слова.

4) POP CX

[SS:SP] -> CX

SP:=SP+2

При выгружении стека состояние ячейки стека не изменяется, но доступ к ней потерян, т. к. указатель стека сдвинулся вниз.

5) POP BX

POP AX

Стек находится в исходном состоянии.

6) POP DX

В результате выполнения команды из стека будет выбрано слово, расположенное за границей стека. Там обычно располагается сегмент данных, т. е. будет выбираться слово из поля какой-либо переменной. Такую ситуацию можно назвать переполнением снизу. Отслеживается только программистом.

Для правильной работы со стеком кол-во погружений и кол-во «всплытий» должно быть одинаково и первой командой должна быть команда PUSH.

Дата добавления: 2014-01-04