Косвенная адресация со смещением

Теперь скомбинируем два предыдущих метода адресации. Адресуется память (байт или слово). До процессора 80386 относительный адрес операнда определялся, как сумма содержимого регистра BX, BP, SI или DI и указанной в команде константы, иногда называемой смещением. Смещение может быть числом или адресом. При использовании регистров BX, SI и DI подразумевается сегмент, адресуемый через DS, а при использовании ВР подразумевается сегмент стека и, соответственно, регистр SS.
Следующая команда:

mov ax,[bx+2]

помещает в регистр AX слово, находящееся в сегменте, указанном в DS, со смещением на 2 большим, чем число, находящееся в BX.
Такая форма адресации используется в тех случаях, когда в регистре находится адрес начала структуры данных, а доступ надо осуществить к какому-нибудь элементу этой структуры. Другое важное применение косвенной адресации со сдвигом — доступ из подпрограммы к параметрам, переданным в стеке, используя регистр BP (EBP) в качестве базы и номер параметра в качестве смещения.
Другие допустимые формы записи этого способа адресации:

mov ax,[bp]+2
mov ax,2[bp]
mov ax,2+[bp]

Начиная с 80386 и старше, процессоры Intel позволяют дополнительно использовать EAX, EBX, ECX, EDX, EBP, ESP, ESI и EDI, так же как и для обычной косвенной адресации. С помощью этого метода можно организовывать доступ к одномерным массивам байт: смещение соответствует адресу начала массива, а число в регистре — индексу элемента массива, который надо считать. Очевидно, что, если массив состоит не из байт, а из слов, придется умножать базовый регистр на два, а если из двойных слов — на четыре. Для этого предусмотрен специальный метод адресации – косвенная адресация с масштабированием.

Рассмотрим применение косвенной адресации со смещением на примере прямого вывода в видеобуфер.

Небольшое замечание: в четные адреса видеобуфера заносятся символы, в нечетные (после символа) заносится атрибут символа (цвет, фонт и т.п.).

Рассмотрим пример использования косвенной адресации со смещением при обращении к стеку:

И, как водится, листинг:

Обращаем внимание на данные и на то, что команда push offset bt1, транслировалась в 5 машинных команд.

Теперь медитация в отладчике... Скрин ниже сделан после выполнения первых двух команд инициализации регистра DS.

Обращаем пристальное внимание на стек. Хотя мы туда еще ни чего не вносили, там уже полно хлама - это поработал отладчик. Но как видим SP указывает, как ему и положено, на первое слово за "дном" стека.
Так же видим, что одна команда push offset bt1 транслировалась в 5 машинных команд, соответственно и две другие команды, заносящие смещение наших символов в стек, так же транслировались каждая в 5 машинных инструкций. Обращаем внимание на смещение в этик командах, указывающее на наши символы в сегменте данных.
Едем дальше... Следующий скрин сделан после исполнения команды push offset bt1, вернее соответствующих ей 5 машинных команд:

Обращаем внимание на регистр SP, а так же на то, что смещение к символу "О", равное 0000h было занесено в стек.
Теперь выполняем следующую команду push offset bt2...

Опять следим за SP. Видим что смещение 0001h было занесено в стек. Выполняем следующую команду push offset bt3...

Теперь и смещение 0002h помещено в стек. Теперь, на команде call жмем F7, чтобы войти в подпрограмму.

Теперь мы в подпрограмме. Обращаем внимание, что команда call поместила в стек адрес возврата (0026h) из подпрограммы, то есть смещение к следующей команде после себя. И так, сейчас у нас SP указывает на смещение возврата из подпрограммы и в стеке, так же, находятся смещения ко всем символам которые нам надо вывести на экран.
Следующие три команды производят очистку экрана. Команда mov bp,sp поместит содержимое SP. Если бы подпрограмма просто сняла со стека находящиеся там параметры, она первым делом изъяла бы из стека адрес возврата, и лишила бы себя возможности вернуться в основную программу. Поэтому в данном случае вместо команд pop удобнее воспользоваться командами mov для получения нужных значений из стека. Следующие две команды настраивают сегментный регистр ES на работу с видеобуфером. Затем в регистр DI помещается смещение к первому знакоместу экрана. А вот следующую команду mov si,6[bp] рассмотрим более подробно.
Следующий скриншот сделан после выполнения трех команд:

mov si,6[bp]
mov cx,[si]
mov byte ptr es:[di],cl

Смотрим и просветляемся...

Команда mov si,6[bp], поместила в регистр SI смещение (0000h) в сегменте данных к коду символа "O" - 4Fh. Вспоминаем что BP работает в парочке с регистром SS, а SI с регистром DS. На скриншоте приведен простой расчет F8h+06h=FEh. Вспоминаем где мы видели этот адресок 00FEh... Следующая команда mov cx,[si] помещает содержимое ячейки памяти по адресу DS:SI в регистр CX, считывая целое слово. И код нашего символа оказывается в CL. Далее команда mov byte ptr es:[di],cl помещает этот код (4Fh) в видеобуфер, что можно видеть в дампе сегмента адресуемого через регистр ES. Итак на экран выведен символ "O". Далее, подобным образом, выводятся остальные символы. Стоит обратить внимание что значение регистра SP не меняется. Команда ret извлекает из стека по адресу SS:SP адрес возврата 0026h и помещает его в регистр IP. Затем выполняются две команды завершения программы.

Косвенная адресация

По аналогии с регистровыми и непосредственными операндами адрес операнда в памяти также можно не указывать непосредственно, а хранить в любом регистре. До 80386 для этого можно было использовать только BX, SI, DI и BP, но потом эти ограничения были сняты и адрес операнда разрешили считывать также и из EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, EDI, EBP и ESP (но не из AX, CX, DX или SP напрямую — надо использовать EAX, ECX, EDX, ESP соответственно или предварительно скопировать смещение в BX, SI, DI или BP). Например, следующая команда помещает в регистр AX слово из ячейки памяти, селектор сегмента которой находится в DS, а смещение — в BX:

mov ax,[bx]

Как и в случае прямой адресации, DS используется по умолчанию, но не во всех случаях: если смещение берут из регистров ESP, EBP или BP, то в качестве сегментного регистра используется SS. В реальном режиме можно свободно пользоваться всеми 32-битными регистрами, надо только следить, чтобы их содержимое не превышало границ 16-битного слова.
И небольшой примерчик для медитации...

Прямая адресация

Данный вид адресации иногда, так же, называют - прямая адресация памяти.

Адресуется память; адрес ячейки памяти (слова или байта) указывается в команде (обычно в символической форме) и поступает в код команды:

;Сегмент данных
meml dw 0 ;Слово памяти содержит 0
mem2 db 230 ;Байт памяти содержит 230
;Сегмент команд
inc meml ;Содержимое слова meml увеличивается на 1
mov DX,meml ; Содержимое слова с именем menu загружается в DX
mov AL,mem2 ; Содержимое байта с именем mem2 загружается в АL

Сравнивая этот пример с предыдущим, мы видим, что указание в команде имени ячейки памяти обозначает, что операндом является содержимое этой ячейки; указание имени ячейки с описателем offset - что операндом является адрес ячейки.
Прямая адресация памяти на первой взгляд кажется простой и наглядной. Если мы хотим обратиться, например, к ячейке mem1, мы просто указываем ее имя в программе. В действительности, однако, дело обстоит сложнее. Вспомним, что адрес любой ячейки состоит из двух компонентов: сегментного адреса и смещения. Обозначения mem1 и mem2 в предыдущем примере, очевидно, являются смещениями. Сегментные же адреса хранятся в сегментных регистрах. Однако сегментных регистров четыре: DS, ES, CS и SS. Каким образом процессор узнает, из какого регистра взять сегментный адрес, и как сообщить ему об этом в программе?
Процессор различает группу кодов, носящих название префиксов. Имеется несколько групп префиксов: повторения, размера адреса, размера операнда, замены сегмента. Здесь нас будут интересовать префиксы замены сегмента.
Команды процессора, обращающиеся к памяти, могут в качестве первого байта своего кода содержать префикс замены сегмента, с помощью которого процессор определяет, из какого сегментного регистра взять сегментный адрес. Для сегментного регистра ES код префикса составляет 26h, для SS - 36h, для CS - 2Eh. Если префикс отсутствует, сегментный адрес берется из регистра DS (хотя для него тоже предусмотрен свой префикс).
Если в начале программы с помощью директивы assume указано соответствие сегменту данных сегментного регистра DS

assume DS:data

то команды обращения к памяти транслируются без какого-либо префикса, а процессор при выполнении этих команд берет сегментный адрес из регистра DS.
Если в директиве assume указано соответствие сегмента данных регистру ES

assume ES:data

(в этом случае сегмент данных должен располагаться перед сегментом команд), то команды обращения к содержимому полей этого сегмента транслируются с добавлением префикса замены для сегмента ES. При этом предложения программы выглядят обычным образом; в них по-прежнему просто указываются имена полей данных, к которым производится обращение.
Небольшой примерчик...

И его листинг...

Однако в ряде случаев префикс замены сегмента должен указываться в программе в явной форме. Такая ситуация возникает, например, если данные расположены в сегменте команд, что типично для резидентных обработчиков прерываний. Для обращения к таким данным можно, конечно, использовать регистр DS, если предварительно настроить его на сегмент команд, но проще выполнить адресацию через регистр CS, который и так уже настроен должным образом. Если в сегменте команд содержится поле данных с именем mem, то команда чтения из этого поля будет выглядеть следующим образом:

mov BX,CS:mem

В этом случае транслятор включит в код команды префикс замены для сегмента CS (2Eh).

До сих пор мы обсуждали адресацию ячеек, содержащихся в сегментах данных программы. Однако часто бывает нужно обратиться к памяти вне пределов программы: к векторам прерываний, системным таблицам, видеобуферу и т.д. Разумеется, такое обращение возможно только если мы знаем абсолютный адрес интересующей нас ячейки. В этом случае необходимо сначала настроить один из сегментных регистров на начато интересующей нас области, после чего можно адресоваться к ячейкам по их смещениям.
Пусть требуется вывести в левый верхний угол экрана несколько символов, например, два восклицательных знака. Эту операцию можно реализовать с помощью следующих команд:

mov AX,0B800h ;Сегментный адрес видеобуфера
mov ES,AX ;Отправим его в ES
mov byte ptr ES:0,'!' ;Отправим символ на 1-е знакоместо экрана
mov byte ptr ES:2,'!' ;Отправим символ на 2-е знакоместо экрана

Настроив регистр ES на сегментный адрес видеобуфера B800h, мы пересылаем код знака "!" сначала по относительному адресу 0 (в самое начало видеобуфера, в байт со смещением 0), а затем на следующее знакоместо, имеющее смещение 2 (в нечетных байтах видеобуфера хранятся атрибуты символов, т.е. цвет символов и фона под ними). В обеих командах необходимо с помощью обозначения ES: указать сегментный регистр, который используется для адресации памяти. Встретившись с этим обозначением, транслятор включит в код команды префикс замены сегмента, в данном случае код 26h.
Примерчик для закрепления материала...

И его листинг...

В приведенном примере мы снова столкнулись с использованием атрибутивного оператора byte ptr, который позволяет в явной форме задать размер операнда. Однако если раньше этот оператор использовался, чтобы извлечь байт из данного, объявленного, как слово, то здесь его назначение иное. Транслятор, обрабатывая команду

mov byte ptr ES:0,'!'

не имеет возможности определить размер операнда-приемника. Разумеется, видеобуфер, как и любая память, состоит из байтов, однако надо ли рассматривать эту память, как последовательность байтов или слов? Команда без явного задания размера операнда

mov ES:0,'!'

вызовет ошибку трансляции, так как ассемблер не сможет определить, надо ли транслировать это предложение, как команду пересылки в видеобуфер байта 21h, или как команду пересылки слова 0021h.
Между прочим, на первый взгляд может показаться, что в обсуждаемой команде достаточно ясно указан размер правого операнда, так как символ (в данном случае "!") всегда занимает один байт. Однако транслятор, встретив обозначение "!", сразу же преобразует его в код ASCII этого символа, т.е. в число 21h, и уже не знает, откуда это число произошло и какой размер оно имеет.
Стоит еще отметить, что указание в команде описателя word ptr

mov word ptr ES:0,'!'

не вызовет ошибки трансляции, но приведет к неприятным результатам. В этом случае в видеобуфер будет записано слово 002lh, которое заполнит байт 0 видеобуфера кодом 21h, а байт 1 кодом 00h. Однако атрибут 00h обозначает черный цвет на черном фоне, и символ на экране виден не будет (хотя и будет записан в видеобуфер).
При желании можно избавиться от необходимости вводить описатель размера операнда. Для этого надо пересылать не непосредственное данное, а содержимое регистра:

mov AL,'!'
mov ES:0,AL

Здесь операндом-источником служит регистр AL, размер которого (1 байт) известен, и размер операнда-приемника определять не надо. Разумеется, команда

mov ES:0,AX

заполнит в видеобуфере не байт, а слово.
Для адресации к видеобуферу в вышеприведенном примере использовался сегментный регистр дополнительных данных ES. Это вполне естественно, так как обычно регистр DS служит для обращения к полям данных программы, а регистр ES как раз и предназначен для адресации всего остального. Однако при необходимости можно было воспользоваться для записи в видеобуфер регистром DS:

mov AX,0B800h ;Сегментный адрес
mov DS,AX ; видеобуфера в DS
mov byte ptr DS:0, '!' ;Символ в видеобуфер

Любопытно, что хотя обозначение DS: здесь необходимо, транслятор не включит в код команды префикс замены сегмента, так как команда без префикса выполняет адресацию по умолчанию через DS.
Если, однако, по умолчанию выполняется адресация через DS, то нельзя ли опустить в последней команде обозначение сегментного регистра? Нельзя, так как обозначение DS: число указывает, что число является не непосредственным операндом, а адресом операнда. Команда (неправильная)

mov 6,10

должна была бы переслать число 10 в число 6, что, разумеется, лишено смысла и выполнено быть не может. Команда же

mov DS:6,10

пересылает число 10 по относительному адресу 6, что имеет смысл. Таким образом, обозначение сегментного регистра с двоеточием перед операндом говорит о том, что операнд является адресом. В дальнейшем мы еще столкнемся с этим важным правилом.

Непосредственная адресация

Операнд (байт или слово) указывается в команде и после трансляции поступает в код команды; он может иметь любой смысл (число, адрес, код ASCII), а также быть представлен в виде символического обозначения.

mov АН,40h ;Число 40h загружается в АН
mov AL,'*' ;Код ASCII символа "*' загружается в AL
int 21h ;Команда прерывания с аргументом 21h
limit = 528 ;Число 528 получает обозначение limit
mov CX,limit ;Число, обозначенное limit, загружается в СХ

Важным применением непосредственной адресации является пересылка относительных адресов (смещений). Чтобы указать, что речь идет об относительном адресе данной ячейки, а не об ее содержимом, используется описатель offset (смещение):

; Сегмент данных
mes db 'Урок 1' ;Строка символов
;Сегмент команд
mov DX,offset mes ;Адрес строки засылается в DX

В приведенном примере относительный адрес строки mes, т.е. расстояние в байтах первого байта этой строки от начала сегмента, в котором она находится, заносится в регистр DX.

Регистровая адресация

Операнд находится в регистре. Этот способ адресации применим ко всем программно-адресуемым регистрам процессора.

inc СН ;Плюс 1 к содержимому СН
push DS ;DS сохраняется в стеке
xchg ВХ,ВР ;ВХ и ВР обмениваются содержимым
mov ES,АХ ;Содержимое АХ пересылается в ES

Способы адресации

Большинство команд процессора вызывается с аргументами, которые в ассемблере принято называть операндами. Способом, или режимом адресации называют процедуру нахождения операнда для выполняемой команды. Если команда использует два операнда, то для каждого из них должен быть задан способ адресации, причем режимы адресации первого и второго операнда могут как совпадать, так и различаться. Операнды команды могут находиться в разных местах: непосредственно в составе кода команды, в каком-либо регистре, в ячейке памяти; в последнем случае существует несколько возможностей указания его адреса. Строго говоря, способы адресации являются элементом архитектуры процессора, отражая заложенные в нем возможности поиска операндов. С другой стороны, различные способы адресации определенным образом обозначаются в языке ассемблера и в этом смысле являются разделом языка.
Следует отметить неоднозначность термина "операнд" применительно к программам, написанным на языке ассемблера. Для машинной команды операндами являются те данные (в сущности, двоичные числа), с которыми она имеет дело. Эти данные могут, как уже отмечалось, находиться в регистрах или в памяти. Если же рассматривать команду языка ассемблера, то для нее операндами (или, лучше сказать, параметрами) являются те обозначения, которые позволяют сначала транслятору, а потом процессору определить местонахождение операндов машинной команды. Так, для команды ассемблера

mov mem, AX

в качестве операндов используется обозначение ячейки памяти mem, a также обозначение регистра АХ. В то же время, для соответствующей машинной команды операндами являются содержимое ячейки памяти и содержимое регистра. Было бы правильнее говорить об операндах машинных команд и о параметрах, или аргументах команд языка ассемблера.
По отношению к командам ассемблера было бы правильнее использовать термин "параметры", оставив за термином "операнд" обозначение тех физических объектов, с которыми имеет дело процессор при выполнении машинной команды, однако обычно эти тонкости не принимают в расчет, и говоря об операндах команд языка, понимают в действительности операнды машинных команд.
В архитектуре современных 32-разрядных процессоров Intel предусмотрены довольно изощренные способы адресации; в МП 86 способов адресации меньше. Пока будем разбираться с режимами адресации, используемыми в МП 86.
В книгах, посвященных языку ассемблера, можно встретить разные подходы к описанию способов адресации: не только названия этих режимов, но даже и их количество могут различаться. Разумеется, способов адресации существует в точности столько, сколько их реализовано в процессоре; однако, режимы адресации можно объединять в группы по разным признакам, отчего и создается некоторая путаница, в том числе и в количестве имеющихся режимов.
И так начнем разбираться...