Структура и образ памяти программы .Сом
Как уже отмечалось, программа типа .СОМ отличается от программы типа .ЕХЕ тем, что содержит лишь один сегмент, включающий все компоненты программы: PSP, программный код (т.е. оттранслированные в машинные коды программные строки), данные и стек. Структура типичной программы типа .СОМ на языке ассемблера выглядит следующим образом:
code segment:
assume CS:text, DS:text
org 100h ;Место для PSP
main proc
... ; Текст программы
main endp
... ; Определения данных
code ends
end main
Программа содержит единственный сегмент code. В операторе ASSUME указано, что сегментные регистры CS и DS будут указывать на этот единственный сегмент. Оператор ORG 100h резервирует 256 байт для PSP. Заполнять PSP будет по-прежнему система, но место под него в начале сегмента должен отвести программист. В программе нет необходимости инициализировать сегментный регистр DS, поскольку его, как и остальные сегментные регистры, инициализирует система. Данные можно разместить после программной процедуры (как это показано в приведенном примере), или внутри нес, или даже перед ней. Следует только иметь в виду, что при загрузке программы типа .СОМ регистр IP всегда инициализируется числом 100h, поэтому сразу вслед за оператором ORG 100h должна стоять первая выполнимая команда программы. Если данные желательно расположить в начале программы, перед ними следует поместить оператор перехода на фактическую точку входа, например jmp entry.
Образ памяти программы типа .СОМ показан на рисунке 2.8. После загрузки программы все сегментные регистры указывают на начато единственного сегмента, т.е. фактически на начато PSP. Указатель стека автоматически инициализируется числом FFFEh. Таким образом, независимо от фактического размера программы, ей выделяется 64 Кбайт адресного пространства, всю нижнюю часть которого занимает стек. Поскольку верхняя граница стека не определена и зависит от интенсивности и способа использования стека программой, следует опасаться затирания стеком нижней части программы. Впрочем, такая опасность существует и в программах типа .ЕХЕ, так как в реальном режиме нет никаких механизмов защиты, и при сохранении в стеке большего объема данных, чем может так поместиться, данные начнут затирать поля того сегмента, который расположен за стеком (если таковой сегмент существует).
Рисунок 2.8- Образ памяти программы .СОМ
Программы типа .СОМ отличаются от .ЕХЕ- программ не только отсутствием сегментов данных и стека.
В состав программного файла с расширением .ЕХЕ входит таблица с перечнем байтов программы, содержимое которых может подвергнуться изменению в процессе загрузки программы в память. Поэтому размер файла с расширением .ЕХЕ может превышать истинный размер программы в памяти. Программа типа .СОМ состоит из единственного сегмента, и проблема настройки ссылок не возникает. Файл с расширением .СОМ почти в точности отражает содержимое памяти после загрузки программы. Отличие заключается только в том, что в программном файле отсутствует префикс программы PSP, который система вставляет в программу в процессе ее загрузки. Таким образом, файл с расширением .СОМ обычно оказывается на 256 байт короче своего образа в памяти. Если оттранслировать и скомпоновать программу, написанную в формате .СОМ, обычным образом, образуется программный файл с расширением .ЕХЕ. Этот файл можно запустить на выполнение, однако работать он будет неверно. Дело в том, что система, загружая файл типа .ЕХЕ в память, пристраивает перед загруженной программой префикс и настраивает на него регистры DS и ES. В результате значение DS окажется на 10h меньше, чем сегментный адрес сегмента с командами и данными, что приведет к неправильной адресации при обращении к полям данных. Программу, написанную в формате .СОМ, можно запускать только в виде файла с расширением .СОМ, для которого в DOS предусмотрен свой алгоритм загрузки и запуска. Для того, чтобы компоновщик создал файл с расширением .СОМ, в строке запуска компоновщика необходимо предусмотреть ключ /t (при использовании компоновщика TLINK.EXE):
tlink /x /v /3 /t p,p
Рассмотрим пример законченной программы типа .СОМ, которая выводит на экран строку текста.
Пример 3.2- Простая .COM- программа
assume CS:code,DS:code
code segment
org 256 ;Место под PSP
main proc
mov AH, 09h ;Функция вывода на экран
mov DX,offset msg
int 21h
mov AX,4C00h ;Функция завершения
int 21h ;программы
main endp
msg db 16,16,16 ' Программа типа .COM'17,17,17,'$'
code ends
end main
В начале программы отведено 256 байт под PSP; в программе отсутствует инициализация регистра DS; поле данных размещено в программном сегменте непосредственно после последней команды. Для разнообразия в строку, выводимую на экран, включены коды 16 и 17, которые отображаются на экране в виде залитых треугольников (Рисунок 2.9). Как видно из этого рисунка, программа имела имя Р. СОМ и запускалась из каталога F:\CURRENT.
Рассмотрим важный в принципиальном плане вопрос о месте размещения данных в .СОМ - программе. В нашем примере данные описаны в конце программного сегмента вслед за процедурой main, которая, как и в предыдущих примерах, введена скорее для порядка, чем по необходимости.
Рисунок 2.9 - Вывод программы 3.2.
С таким же успехом можно было предложение с именем msg поместить после вызова int21h, внутри процедуры main. Третий возможный вариант, с которым мы еще столкнемся в примерах резидентных программ, приведен ниже.
assume CS:code,DS:code
code segment
org 256 ; Место под PSP
main proc
jmp start ; Первая выполнимая команда
msg db 16,16,16,'Программа типа .COM',17,17,17,'$'
start: mov AH, 09h ; Функция вывода на экран
mov DX, offset msg
int 21h
... ;Продолжение программы
Таким образом, данные могут быть размещены как после программы, так и среди выполнимых предложений программы. Важно только соблюсти обязательное условие: ни при каких обстоятельствах на данные не должно быть передано управление. В первом случае (пример 3-2) данные помещены за вызовом функции DOS, завершающей программу. Ясно, что после выполнения этой функции управление уже не вернется в нашу программу, а будет передано командному процессору, поэтому размещение здесь данных вполне возможно. В последнем фрагменте данные описаны, можно сказать, в середине программы. Однако перед ними стоит команда безусловного перехода jmp, которая приводит при выполнении программы к обходу данных. А вот чего нельзя было сделать, так это разместить данные после закрытия сегмента, как это сделано в приведенном ниже (неправильном!) фрагменте:
...
main endp ; Конец процедуры
code ends ; Конец сегмента
msg db 16,16,16' Программа типа .COM',17,17,17,'$'
end main
Это второе обязательное условие: из чего бы ни состояла программа, все ее компоненты должны входить в те или иные сегменты. Вне сегментов допускаются только нетранслируемые директивы ассемблера типа .586 или assume. Наконец, третье условие, о котором уже говорилось, относится только к программам типа .COM. DOS, загрузив программу в память, инициализирует указатель команд числом 100h, т.е. адресом первой команды вслед за оператором org 100h. Поэтому главная процедура .СОМ - программы (если в ней имеется несколько процедур) обязательно должна быть первой, причем первое предложение этой процедуры должно быть выполнимой командой (например, командой jmp, как это показано выше).