Arquitectura de PCs Secuencia de compilación de un programa.

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1 Arquitectura de PCs Secuencia de compilación de un programa

2 Introducción La utilización de un enlazador con el ensamblador NASM permite la generación de programas COM a partir de uno o más archivos objeto Aplicación: laboratorio 2 y trabajo de fin de curso

3 Generación de un programa Generación de ejecutable COM con NASM a partir de varios fuentes, utilizando el enlazador VAL: Archivo Fuente 1 Archivo Fuente 2 Archivo Fuente N Archivo Objeto 1 Formato OBJ NASM VALArchivo Ejecutable COM NASM Archivo Objeto 2 Formato OBJ NASM Archivo Objeto N Formato OBJ

4 NASM Generación de un programa Ensamblado de archivo fuente tiene 2 pasos: Preprocesamiento por preprocesador Ensamblado por ensamblador PREPROCESADOR Archivo Objeto ENSAMBLADOR Archivo Preprocesado Archivo Fuente Procesa directivas a preprocesador Procesa directivas a ensamblador y pasa instrucciones ASM a código de máquina %define DOSWRITE 09h section.text org 100H movah,DOSWRITE movdx,HI int21h ret HI db ‘Buen dia!$’ Directiva al preprocesador section.text org 100H movah,09h movdx,HI int21h ret HI db ‘Buen dia!$’ Directivas al ensamblador Modificado por preprocesador B8 09 BA 08 01 CD 21 C3 42 75 65 6E 20 64 69 61 21 24

5 NASM Generación de un programa Archivo Fuente 1Archivo Fuente 2Archivo Fuente N PREPROCESADOR Archivo Preprocesado 2Archivo Objeto 2 ENSAMBLADOR Archivo Objeto N ENSAMBLADOR PREPROCESADOR Archivo Preprocesado N Archivo Preprocesado 1 PREPROCESADOR Procesa directivas a preprocesador Archivo Objeto 1 ENSAMBLADOR Procesa directivas a ensamblador y pasa instrucciones ASM a código de máquina VAL Archivo Ejecutable COM Combina secciones de los archivos objeto y resuelve referencias cruzadas entre archivos objeto

6 Generación de un programa El formato de archivo objeto generado por el ensamblador debe ser interpretable por el enlazador VAL procesa archivos “.OBJ” según formato OMF de Intel y Microsoft

7 Generación de un programa nasm -fobj [-o ArchivoObjeto>] [-l ArchivoListado] Sentencia general NASM para ensamblar un archivo fuente a formato OMF: Sentencia VAL para generar archivo COM a partir de N archivos objeto y archivo de mapeos con máximo nivel de detalle (5): val /CO /MP /DE:5..,,

8 Generación de un programa Por ej., secuencia que genera ejecutable COM a partir de 2 archivos fuente, generando archivos de listado y mapeo: nasm -fobj fuente1.asm -o fuente1.obj -l fuente1.lst nasm -fobj fuente2.asm -o fuente2.obj -l fuente2.lst val /CO /MP /DE:5 fuente1.obj fuente2.obj, comfile.com, mapfile.map

9 E8 00 00 C3 B4 09 BA 08 00 CD 21 C3 42 75 65 6E 20 64 69 61 21 24 Generación de un programa extern FuncionHola section.text resb 100h..start: call FuncionHola ret global FuncionHola section.text FuncionHola: movah,09h movdx,hola int21h ret hola db ‘Buen dia!$’ Fuente 1 Fuente 2 Proceso completo: Directiva a NASM: FuncionHola importada Directiva a NASM: FuncionHola pública NASM Objeto 1 Código section.text: E8 0000 C3 Símbolos importados: FuncionHola Ajustes: - relativo a dirección del (byte - siguiente al) dato, offset 1 de - código, símbolo FuncionHola Símbolo..start (inicio de código) en offset 100h de sección.text Código section.text: B4 09 BA 08 00 CD 21 C3 42 75 65 6E 20 64 69 61 21 24 Símbolos públicos: FuncionHola en offset 0000 Objeto 2 Ajustes: - - relativo a inicio de segmento, - offset 3 de código VAL E8 01 00 C3 B4 09 BA 0C 01 CD 21 C3 42 75 65 6E 20 64 69 61 21 24 Ojo con el orden!!! val /co objeto1.obj objeto2.obj, exec.com

10 NASM extern FuncionHola ;Imprime Buen dia! section.text resb 100h..start: call FuncionHola ret Archivo preprocesado Fuente del formato OBJ (OMF) Directiva %include: %include “Fuente2.inc” section.text resb 100h..start: call FuncionHola ret global FuncionHola section.text FuncionHola: movah,09h movdx,hola int21h ret hola db ‘Buen dia!$’ Fuente1.ASMFuente2.asm extern FuncionHola ;Imprime Buen dia! Fuente2.inc PREPROCESADOR ENSAMBLADOR Sustitución textual por Fuente2.inc

11 Fuente del formato OBJ (OMF) Organización del programa: uno de los archivos objeto, el “archivo objeto principal”, guía la ejecución accediendo funciones en otros archivos objeto DEF “Archivo fuente principal”: fuente de “archivo objeto principal” Formato del fuente principal difiere del formato de los demás fuentes

12 Fuente del formato OBJ (OMF) Esqueleto de fuente principal (Archivo1.ASM): %include “Archivo2.inc”... %include “ArchivoN.inc” segment code RESB 100h..start:... Más directivas %include Última directiva %include Directiva a ensambladar: sentencias que siguen en segmento code Reserva 100H B al inicio del segmento para la PSP. Código inicia en offset 100H Directiva a ensamblador: punto de entrada al programa Sentencias ASM código del programa

13 Fuente del formato OBJ (OMF) Existe un archivo “INC” por cada fuente que declara símbolos globales extern simbolo1_archivoX extern simbolo2_archivoX Directiva: ”simbolo1_archivoX" es extern Directiva: ”simbolo2_archivoX" es extern Archivo X.INC contiene símbolos global de ArchivoX.ASM bajo directiva EXTERN:

14 Fuente del formato OBJ (OMF) %include “Archivo2.inc”... %include “Archivo[X-1].inc” %include “Archivo[X+1].inc”... %include “ArchivoN.inc” global simbolo_1_archivoX global simbolo_2_archivoX... segment code... Más directivas %include NO se incluye ArchivoX.inc Más directivas %include Última directiva %include Declaraciones global asociadas a extern de ArchivoX.inc Sentencias que siguen en segmento code Código ASM del programa Esqueleto de fuente no principal (ArchivoX.ASM):

15 Arquitectura de PCs Funciones implementadas por los docentes

16 Introducción Funciones implementadas por los docentes: Formato en adelante: Funciones de entrada salida: ioasm.obj, ioasm.inc Funciones de manejo de interrupciones: hook.obj, hook.inc Funciones de temporización: delayt2.obj, delayt2.inc Funciones misceláneas: misc.obj, misc.inc DescripciónFunción Código ejemploComentarios código ejemplo

17 Especificación Entrada salida Uso de funciones de entrada salida: %include “ioasm.inc”, enlace con ioasm.obj Imprime valor entero AX a pantallaprint_int mov ax, 098Ah call print_intImprime ‘098A‘ en pantalla Imprime fin de línea en pantallaprint_nl call print_nlImprime fin de línea Imprime carácter AL en pantallaprint_char mov al, ‘C’ call print_charImprime ‘C’

18 Especificación Entrada salida Imprime string nulo apuntado por AX en pantallaprint_string Devuelve en AX carácter ingresado en el tecladoread_char StrIngrese db ‘Ingrese caracter:’,0 mov ax, StrIngrese call print_string call read_char call print_char Imprime “Ingrese carácter:” Lee carácter del teclado Imprime carácter leído Devuelve en AX el número entero ingresado en el tecladoread_int PRINT_STRING_MACRO MACRO (preprocesador): expande en print_string PRINT_NL_MACRO MACRO (preprocesador): expande en print_nl

19 Especificación Uso de funciones de manejo de interrupciones: %include “hook.inc”, enlace con hook.obj Devuelve vector de interrupción AL en dirección ES:DIget_int_vector int_81h_prev resw 2 mov ax,cs mov es,ax mov di,int_81h_prev mov al, 081h call get_int_vector Vector 81h [int_81h_prev] = offset int 81h [int_81h_prev+2] = segmento int 81h Interrupciones

20 Especificación Uso de funciones de entrada salida: %include “hook.inc”, enlace con hook.obj Inicia vector de interrupción AL a valor apuntado por ES:BXset_int_vector int_81h_nuevo resw 2 int_81h: iret mov ax, int_81h mov [int_81h_nuevo], ax mov ax,cs mov [int_81h_nuevo+2], ax mov ax,cs mov es,ax mov bx, int_81h_nuevo mov ax, 81h call set_int_vector Offset del vector Segmento del vector ES:BX = CS:int_81h_nuevo Interrupción 81h Apunta vector 81h a rutina “int81h” Interrupciones

21 Incluye macros: GET_IRQHOOKENABLE_MACRO IRQHOOK_ENABLE_MACRO IRQHOOK_DISABLE_MACRO Utilizan vector de interrupción 82h como variable de estado Especificación Interrupciones

22 Especificación Uso de funciones de temporización: %include “delayt2.inc”, enlace de delayt2.obj Genera un retardo de AX msegdelayt2 mov ax,1000 call delayt2Retardo de 1000 mseg Temporización y Misceláneas Uso de funciones de misceláneas: %include “misc.inc”, enlace de misc.obj Devuelve en DX y AX dirección física de dirección lineal DX:AXlogic2phys buffer resb 512 mov ax, buffer mov dx, ds call logic2phys Reserva 512B en offset buffer ax = buffer dx = segmento dx_ax = dirección física de buffer

23 Arquitectura de PCs Ejemplo: programa residente

24 Programa residente El laboratorio 2 consiste en la implementación de un programa residente en memoria Se desarrollan conceptos sobre la base de un ejemplo: COMHOOK Intercepta interrupción 81h Imprime en pantalla “Int 81h” cada vez que se ejecuta interrupción 81h

25 Ejemplo: dos programas no residentes 00000H DOS 01000H INI_MEM 09000H 09000H 09100H Memoria disponible FFFFFH C:\> P1.COM PSP(P1) P1 PSP(P2) P2 C:\> P2.COM Programa residente

26 Ejemplo: programa 1 con 300H bytes residentes 00000H DOS 01000H INI_MEM 09000H 09000H 09100H Memoria disponible FFFFFH C:\> P1.COM C:\> P2.COM INI_MEM 09300H 09300H PSP(P1) P1 PSP(P2) P2 09400H Programa residente

27 Operación básica COMHOOK 00000H DOS 01000H INI_MEM 09000H FFFFFH C:\> 00204H0000:0000H Vector 81H (4 bytes) 0900:0113H Programa residente C:\> IRQ81.COM 09190H INI_MEM 09190H 0000:0000H 0900:02A3H C:\> IRQ81.COM Int 81h C:\> 09000H 09100H 09113H PSP JMP 0081H ATENCION INT 81H PREVIO INICIALIZACION 09181H COMHOOK.COM PSP IRQ81.COM 09290H 09311H PSP JMP 0081H ATENCION INT 81H INICIALIZACION PREVIO PSP 092A3H 0900:0113H INI_MEM 09320H 09320H section.text org 100h int81h ret Int 81h C:\> COMHOOK.COM

28 DOS INI_MEM 09000H Inicialización COMHOOK 00000H 01000H INI_MEM 09190H 09190H INI_MEM 09190H FFFFFH 00204H0000:0000H 09000H 09100H 09113H PSP JMP Initialize ATENCION INT 81H DATOS INICIALIZACION 09181H Int81h_Sign db ‘Int 81h’,0 vector_81h_prev resw 2 lds_low resw 2 RESIDENT_LENGTH equ END_RESIDENT – START_RESIDENT mov di,vector_81h_prev mov ax,81h call get_int_vector mov ax,int_81h mov [vector_81h],ax mov ax,cs mov [vector_81h+2],ax mov bx,vector_81h mov ax,81h call set_int_vector mov dx,PSP_SIZE+RESIDENT_LENGTH int 27h vector_81h resw 2 C:\> COMHOOK.COM Programa residente Carga vector 81h anterior en vector_81h_prev Construye vector 81h nuevo en vector_81h Carga vector 81h nuevo Termina manteniendo DX bytes iniciales del programa residentes 0900:0113H 0000:0000H 113H 900H 100H + 81H

29 Interrupción COMHOOK 00000H DOS 01000H INI_MEM 09190H 09190H INI_MEM 09190H FFFFFH 00204H 0000:0000H 09000H 09100H 09113H PSP JMP Initialize ATENCION INT 81H DATOS Int81h_Sign db ‘Int 81h’,0 vector_81h_prev resw 2 lds_low resw 2 pusha push ds mov ax,cs mov ds,ax mov [lds_low],bx pop bx mov [lds_low+2],bx mov ax,Int81h_Sign PRINT_STRING_MACRO PRINT_NL_MACRO mov ax,[vector_81h_prev] cmp ax,0 jne cadena mov ax,[vector_81h_prev+2] cmp ax,0 jne cadena popa lds bx,[lds_low] iret cadena: popa push word [vector_81h_prev + 2] push word [vector_81h_prev] lds bx,[lds_low] retf C:\> COMHOOK.COM C:\> INT81.COM Programa residente alternativa 1 0900:0113H 0000:0000H INT81.COM PSP int 81h ret Cambio de contexto: respalda registros y apunta DS a segmento actual Imprime mensaje en pantalla Int 81h Verifica si vector previo nulo Si vector previo nulo, restaura registros (contexto) y termina Si vector previo no nulo, restaura registros (contexto) y pasa control a vector previo DS=919H DS=900 Segmento Offset

30 Interrupción COMHOOK 00000H DOS 01000H INI_MEM 09190H 09190H INI_MEM 09190H FFFFFH 00204H0000:0000H 09000H 09100H 09113H PSP JMP Initialize ATENCION INT 81H DATOS 0900:0113H Int81h_Sign db ‘Int 81h’,0 vector_81h_prev resw 2 lds_low resw 2 ds_bak resw 1 pusha push ds mov ax,cs mov ds,ax pop bx mov [ds_bak],bx mov ax,Int81h_Sign PRINT_STRING_MACRO PRINT_NL_MACRO mov ax,[vector_81h_prev] cmp ax,0 jne cadena mov ax,[vector_81h_prev+2] cmp ax,0 jne cadena popa push ax mov ax, [ds_bak] mov ds, ax pop ax iret cadena: popa push word [vector_81h_prev + 2] push word [vector_81h_prev] push ax mov ax,[ds_bak] mov ds,ax pop ax retf C:\> COMHOOK.COM C:\> INT81.COM Programa residente: alternativa 2 INT81.COM PSP int 81h ret Cambio de contexto: respalda registros y apunta DS a segmento actual Imprime mensaje en pantalla Int 81h Verifica si vector previo nulo Si vector previo nulo, restaura registros (contexto) y termina Si vector previo no nulo, restaura registros (contexto) y pasa control a vector previo DS=919H DS=900 Segmento Offset