(Incompleto) MINI CORSO DI ASSEMBLER 8086

(tratto dal sito:http://www.giobe2000.it/Tutorial/Cap01/Pag/cap01-01.asp)

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Per descrivere funzionalmente un Computer di solito si ricorre al modello di Von Neumann, secondo il quale un apparato elaboratore è costituito da 3 parti:
 
- l'unità di calcolo vera e propria (il microprocessore).
- la memoria.
- i dispositivi di ingresso e di uscita.
 

Nel microprocessore (o il processore o CPU [Central Processing Unit]) avviene tutta l'elaborazione del calcolatore.

La memoria è indispensabile in un computer perché contiene il programma (in linguaggio macchina) che il processore è chiamato ad eseguire. Inoltre la memoria si presta a conservare i dati eventualmente elaborati dal processore, almeno fino a quando si riterrà opportuno salvarli in qualche punto più sicuro.

I dispositivi di input/output consentono la visualizzazione dei risultati e l'acquisizione dei dati relativi al calcolo che si intende svolgere.

Le 3 componenti della macchina di Von Neumann devono essere collegate tra loro.
Questa struttura di collegamento è nota con il nome di bus di sistema. Si tratta in sostanza di gruppi di fili, di solito in numero piuttosto elevato, ciascuno dei quali può assumere uno dei 2 livelli logici possibili: "1" (presenza di tensione) o "0" (assenza di tensione elettrica).
In questo modo a ciascun filo è affidata un'informazione elementare (bit) che assume una certa importanza, rapportata alla quantità dei fili stessi.
Un bus a 16 bit è formato da 16 fili.

Un computer possiede 3 tipi di bus:
- il bus dati
- il bus degli indirizzi
- il bus di controllo

Tutti e 3 i bus hanno origine dentro il microprocessore e il loro fili vengono poi riproposti anche al di fuori, sotto forma di minuscole piste, stampate sulla scheda madre, al fine di raggiungere ogni oggetto che ne ha bisogno.
 

Il Bus Dati è la struttura di scambio principale di un computer; è così importante che è diventato uno strumento per distinguerli tra di loro.
Il numero di linee (bit) del bus dati viene utilizzato per qualificare il processore a cui appartiene, per cui è frequente parlare di processore a 32 bit o di CPU a 64 bit, intendendo implicitamente la dimensione del suo bus dati.
Più grande è il numero di linee del bus dati maggiore è la quantità d'informazione che è possibile scambiare in un colpo solo e quindi la CPU e il computer che la utilizzano sono più veloci.
Basta pensare al tempo necessario a prelevare 8 bytes (64 bit) tutti insieme, piuttosto che uno alla volta.
Il disegno seguente mostra un tipico bus dati:

Possiamo notare che in tutti e 4 i rami del Bus sono presenti delle frecce e un numero. Dalla Cpu le frecce entrano ed escono: la cosa non sorprende perché, nell'ambito di un computer, chi decide letture e scritture è proprio la Cpu.
Il senso delle frecce precisa che la memoria è un dispositivo in grado di essere letto o scritto, mentre alcuni dispositivi di I/O potranno essere solo scritti (quelli di output, come il monitor) o solo letti (quelli di input come la tastiera).  In realtà esistono dispositivi di I/O che possono essere sia letti che scritti (come gli Hard Disk).

Il numero indicato dentro la traccia rettangolare (che d'ora in poi chiameremo bus...) è la quantità di piste presenti nel bus: nel nostro caso 16 che è tipico del bus dati di un 8086.

Concludendo, il bus dati è una struttura bidirezionale gestita esclusivamente dal processore. Poiché il flusso può avere un solo verso in un determinato istante segue che non è possibile che l'informazione possa entrare ed uscire contemporaneamente: nasce quindi la necessità di un meccanismo di sincronizzazione.
Un processore non funzionare senza la presenza di un cadenzatore d'eventi, che stimoli e orienti le sue risorse in operazioni organizzate e successive, una all'altra.
Questo dispositivo è il generatore di clock (spesso detto orologio di sistema) che, insieme alla dimensione del bus dati, diventa un altro importante metro per misurare la potenza globale di un computer.

In ogni computer il bus dati è dunque indispensabile al processore per inviare i comandi e le richieste ai suoi fedeli sudditi esterni, e per riceverne l'eventuale risposta.
Ma siccome la CPU non ha occhi, ne bocca, ne dita ha la necessità di avere uno strumento che le consenta di individuare correttamente le periferiche e la memoria con le quali deve interagire e questo senza pericolo di confusione.
 

La lingua dei processori rimane ineluttabilmente il binario per cui i nomi delle periferiche e delle locazioni di memoria saranno sequenze di 0 e 1 (come per esempio: 0000 0011 1010 0110). Un secondo bus (bus address o degli indirizzi), fisicamente uguale al bus dati composto anch'esso da numerosi fili paralleli, ciascuno in grado rappresentare il nome in binario della periferica o della locazione di memoria desiderata consente l'individuazione corretta del dispositivo con cui interloquire.
 

Questo bus, a differenza del bus dati, è monodirezionale: del resto il suo compito è limitato ad individuare chi deve intervenire in un rapporto di scambio. La CPU è l'unica entità che può impartire tale disposizione, per cui tale comando (o meglio, il numero che corrisponde all'oggetto che deve intervenire) potrà solo uscire dal processore. 

Lo schema evidenzia questa monodirezionalità tramite una freccia rivolta verso chi è chiamato a ricevere il comando. Il numero specificato dentro il bus rappresenta ancora la quantità di fili paralleli coinvolti.
Ora però ci colpisce una differenza: nell'esempio di figura i fili che escono dalla CPU e quelli che entrano nella memoria sono 20, mentre quelli che entrano nei 2 dispositivi di I/O sono solo 10. Riprenderemo tra poco questa apparente incongruenza, non riscontrabile nell'altro bus.

E' importante distinguere con sicurezza il bus dati dal bus address; entrambi hanno origine nella CPU ma il primo è il vero canale dell'informazione, mentre il secondo serve solo per individuare con certezza l'interlocutore della CPU. Non confondiamo quindi i due bus dati con quello degli indirizzi!

Il bus address è nato per consentire al processore di chiamare in causa una ben precisa locazione di memoria, ma anche una determinata periferica. Il numero dell'indirizzo, posto sul bus, arriva di norma a tutti e due le tipologie le periferiche  ma solo una risponderà al processore! Come è possibile?

La cosa non ha nulla di magico: insieme al bus address, si fa pervenire ad entrambe un filo di controllo. Se il livello presente su di esso è 1 sarà la memoria ad intervenire, mentre se 0 sarà il dispositivo di I/O.
Questa tecnica è praticata fin dai primi processori e mediante una coppia di fili di controllo è possibile far sapere a chi riceve l'indirizzo se deve dare (read) o ricevere (write) dati.

Sul processore 8086 la prima linea di controllo si chiama MEM/IO (MEMoria o Input/Output) mentre le altre RD e WR; combinando tra loro questi segnali (con opportuni piccoli circuiti, detti di decodifica) viene evitato ogni conflitto e il processore potrà disporre a suo piacere o dell'una o dell'altro, in lettura o in scrittura.
 

Particolari linee di controllo vengono quindi utilizzate per chiarire il tipo di servizio che la CPU desidera avere dalla sua memoria o dai suoi numerosi dispositivi di input/output.

L'insieme di tali linee è detto bus di controllo che non è quindi un vero e proprio bus (cioè tale da raccogliere e organizzare linee dello stesso tipo) ma piuttosto una raccolta di linee specializzate e funzionalmente molto diverse tra loro.
Le linee del bus di controllo sono in parte generate dal processore, come RD, WR e MEM/IO, viste in precedenza; Altre sono fornite esternamente alla CPU e la più significativa è la linea di CLK, sulla quale è presente un'onda quadra (clock) la cui frequenza dà il tam tam al processore;

Il microprocessore è il cuore del tuo computer; con i suoi bus chiama (address) e comunica (dati) secondo certe modalità (control bus) con il resto del suo mondo.  I piedini del processore rappresentano le connessioni verso questi  importanti canali di comunicazione.

Il modo migliore per tentare di saperne di più sulle linee di controllo è quello di osservare il pin-out di un processore, cioè la disposizione dei suoi piedini.
Poichè l'analisi dei 478 piedini del Pentium 4 sembra improponibile, analizzeremo quelli del vecchio padre 8086 (che per altro abbiamo adottato anche per lo sviluppo dei prossimi programmi in Assembly).

In quel tempo i componenti integrati avevano ancora la forma snella e allungata dei contenitori Dual-in-Line (cioè con piedini in linea su 2 file) e la dimensione dei più grandi era proprio di 40 pin (20+20). Vediamola:
 

I limiti di questa struttura hanno subito imposto scelte obbligate ai progettisti; il conto è presto fatto: 20 linee d'indirizzo, più 16 di dato, più 2 per l'alimentazione (Vcc e GND)per un totale di 38 piedini!
Avendone solo 40 pin a disposizione si doveva inventare qualcosa: per recuperare spazio 16 pin sono stati destinati sia per le 16 linee del bus dati che per le prime 16 (su 20) linee del bus address.

La presenza su quei piedini (AD0 - AD15) di segnali così diversi non può essere contemporanea, per cui il processore pone su di essi, in tempi diversi, la parte bassa dell'indirizzo necessario e poi il dato a 16 bit.
Il problema è ora scaricato sulle spalle del progettista che si trova nella necessità di memorizzare l'indirizzo poco dopo la sua apparizione sul bus, per mantenerlo poi stabile e visibile anche quando sarà sostituito dal dato da utilizzare con la memoria o con il dispositivo di I/O corrispondente a quel indirizzo. Per questa operazione è indispensabile un segnale di controllo, ALE (Address Latch Enable), che entra in gioco nel seguente modo:
1) il processore porta ALE a 1 (a riposo questo segnale vale 0) e subito dopo mette su AD0 - AD15 l'indirizzo che, con le rimanenti linee "libere", AD16 - AD19, punta la locazione (o il dispositivo) desiderata.
2) quando l'indirizzo è stabile sul suo bus, il processore porta ALE a 0: questo fronte di discesa dovrà essere utilizzato per memorizzare localmente in un opportuno dispositivo(ad esempio con due 74LS374) il numero a 16 bit dell'indirizzo.

Questo componente contiene 8 elementi di memoria (flip-flop) di tipo D-Type, controllati contemporaneamente da un unico piedino di abilitazione

3) poco dopo (con ALE sempre a 0) leva l'indirizzo dal bus e mette al suo posto il dato, attivando quasi contemporaneamente WR a 0.
4) dopo qualche istante riporta WR a 1 (stato di riposo) e poi toglie anche il dato, sperando che la memoria abbia avuto il tempo di riceverlo.

Quello appena descritto è un ciclo di scrittura memoria e, per tutto il tempo necessario (circa 4 cicli di clock), il segnale MEM/IO è stato tenuto a 1 (riposo).

Prima di passare ai dettagli funzionali del processore 8086 desidero mostrare la struttura esterna del 80286; il limitato contenitore DIP (Dual InLine Package) a 40 pin dell'8086 ha lasciato il posto al più capiente PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) o PGA (Pin Grid Array), da 68 pin.
Ora i piedini sono disposti su 4 lati (17 per ogni lato del quadrato) e sono sostanzialmente tutti quelli già notati nel pin-out dell'8086.
Notiamo, in particolare, la presenza di 4 linee in più per il bus address (da A0 a A23), mentre il bus dati è ancora a 16 bit; comunque ciascuno di essi ha la propria dignitosa autonomia e il fastidioso procedimento di memorizzazione illustrato per l'8086 non è ora più necessario.
 

La tabella seguente ricorda caratteristiche dei diversi processori intel appartenenti alla famiglia 80x86:
 

Al di là dei dati tecnici, per altro importanti, è interessante notare che la vera chiave di lettura dell'evoluzione di questi oggetti straordinari sua il livello di integrazione dei microcircuiti interni, [misurata in micron 1μm = 10^-6 m = un millesimo di millimetro) e indicata dall'ultima colonna a destra della Tabella proposta.

Quasi certamente possiamo disporre di computer di ultima generazione ma, per mantenere lo studio in termini semplici e tradizionali, faremo finta di avere a che fare con un 8086, il padre riconosciuto di tutti i successivi modelli.
Infatti le moderne CPU mantengono la portabilità verso il basso, cioè devono garantire ai vecchi software di poter girare senza problemi (sebbene, spesso, il fatto di girare non sia sufficiente per assicurare la loro godibilità, in genere a causa dell'elevata velocità a cui sono costretti). La compatibilità segue dal fatto che le caratteristiche funzionali dell'8086 sono un sottoinsieme di quelle degli attuali processori, per cui progettare con riferimento alle prime significa solo rinunciare ai vantaggi garantiti dalle seconde.
Riferirsi quindi al set d'istruzioni e ai registri dell'8086 è una scelta di comodo, didatticamente consolidata.

IL MICROPROCESSORE: GENERALITA'

Il processore organizza ogni sua operazione misurandola in cicli T, cioè in intervalli uguali al periodo della forma d'onda di clock: in pratica un tempo numericamente pari all'inverso del numero della frequenza.

Anche la memoria cache presente su un computer può costituire un elemento di scelta, consapevoli che nessun computer può, oggi, farne a meno.
La memoria cache nasce dall'esigenza di risolvere il problema conseguente all'elevata differenza tra la velocità di elaborazione galattica del processore (dell'ordine del GHz) e quella della memoria di sistema che lavora con velocità decisamente inferiori, quella del bus (800MHz).

Quando la veloce CPU è chiamata ad elaborare dati è, quindi, costretta ad aspettare che questi arrivino, con comodo, dai suoi lenti bus e dalla sua lenta memoria esterna di sistema; in questo modo le prestazioni complessive degradano inevitabilmente.
Per questo è stata inventata la cache memory, che trova posto tra il primo e la seconda; si tratta di una memoria di piccole dimensioni ma particolarmente veloce; la sua velocità può variare infatti da quella di clock (se di primo livello) a valori comunque superiori a quella del bus.

Il trucco consiste nel pre-caricare in cache il maggior numero possibile di istruzioni (o meglio, di codici operativi e di bytes di dato) che il processore prevede di eseguire in una determinata sessione di lavoro; non appena la CPU tenta di comunicare con la sua memoria esterna i dati richiesti (e una buona parte di quelli vicini ad essi) sono trasferiti nella cache.
In questo modo, almeno nell'immediato e con sufficiente probabilità, la CPU troverà in essa anche i dati necessari in seguito, senza dover attendere troppo.

Naturalmente prima o poi capiterà che il dato o il codice operativo (dopo un salto o una chiamata di procedura) richiesti non siano nella cache: in questo caso la CPU sarà comunque costretta ad accedere normalmente alla lenta Ram di sistema posta sul bus.

Una delle ragioni della diversa velocità dei 2 tipi di memoria è di tipo tecnologico: la cache memory è fatta con circuiti elementari a transistor bipolari ed è nota come SRAM (RAM Statica); per questo è molto veloce (meno di 2ns, più di 500MHz) ma relativamente piccola (il valore tipico è di 256kBytes÷512kBytes, fino ad un massimo di 2MBytes) e più costosa.
la memoria centrale di sistema è la Ram per antonomasia, molto semplice dal punto di vista costruttivo; è nota come DRAM (RAM Dinamica) e, di solito, presente in grande quantità (32MBytes, 64MBytes, 128MBytes e via raddoppiando..) e soggetta alla velocità del bus (alcuni esempi: 15ns/66MHz, 10ns/100MHz, 7.5ns/133MHz, 3.75ns/233MHz).

Fin dalle prime architetture è stata prevista la presenza di cache tra CPU e memoria, direttamente sulla scheda madre e, data la grande efficienza di questo meccanismo, ben presto si è pensato di introdurre parte di essa addirittura dentro il processore; per velocizzare lo scambio di dati tra memoria e processore sono oggi disponibili: la cache di 1° livello, non grandissima (da 8kBytes fino a 64kBytes) ma funzionante con la stessa velocità (clock) del processore che la ospita.
La cache di 2° livello, posta la cache di 1° livello (dentro la CPU) e la relativamente lenta RAM esterna. Sebbene all'inizio come detto fosse allocata sulla scheda madre, nei moderni processori è loro parte integrante (come la cache di 1° livello).

La presenza della Cache Memory rende molto più rapida l'esecuzione dei programmi, dato che la CPU trova con buona probabilità i bytes che gli servono direttamente dentro se stessa (Cache di 1° livello) e nelle sue immediate vicinanze (Cache di 2° livello), senza essere costretta a perdere tempo per indirizzare ed aspettare risposta dalla lenta Ram convenzionale esterna.

Vale la pena ricordare che l'aumento della cache produce aumento di prestazioni, anche se non direttamente proporzionale e comunque subordinato al caso (per altro piuttosto probabile) di contenere dentro di sè i dati necessari alla CPU.
Poiché i suoi costi sono intrinsecamente elevati, la tendenza dei produttori è quella, piuttosto, di rendere le frequenze del bus (e delle memorie DRAM convenzionali) sempre più simili a quella di clock.

La CPU durante l'accensione non può contare sul contenuto della RAM poichè se disalimentata perde il suo contenuto, senza rimedio. Il problema è che il processore DEVE eseguire qualcosa, all'accensione.

Per sopperire a questa lacuna i suoi progettisti hanno pensato ad un machiavellico trucco: il processore è forzato a leggere una piccolissima memoria indelebile, sempre presente sulla scheda madre; si tratta della famigerata BIOS, una memoria a sola lettura (ROM) che, nel gergo, ha assunto il nome del programma che contiene (appunto il Basic Input Output System).
Il BIOS contiene tutte le procedure necessarie per predisporre al meglio il computer e per garantirgli autonomia operativa; tra queste la procedura di bootstrap, esattamente la prima cosa che qualunque processore si trova ad eseguire!

Il processore, non appena viene attivato dall'accensione del computer, esegue un programma (cioè una sequenza di bytes operativi) detto di bootstrap, che oltre ad eseguire un primo controllo di efficienza, ha il compito di cercare il sistema operativo (per esempio Windows) sulla memoria di massa (HD) e di trasferirlo nella memoria centrale (RAM).

Quando il Sistema Operativo è stato trasferito in RAM il processore smette di eseguire il programma (di bootstrap) in BIOS e viene obbligato a saltarci dentro, trovandosi ora ad eseguire un altro programma (appunto il SisOp) in RAM, in attesa dei nostri comandi!

IL MICROPROCESSORE: I REGISTRI

La struttura interna di un processore è relativamente complessa ma la logica che lo governa rende facile la comprensione delle sue parti; in questi appunti analizzeremo in dettaglio lo schema funzionale (architettura) del glorioso 8086, nostro punto di riferimento per la futura fase della programmazione in Assembly.
Possiamo anticipare che ogni processore è costituito essenzialmente da 2 parti, rispettivamente specializzate nella gestione dei dati (interfaccia con i bus) e nella loro elaborazione (unità di esecuzione); in entrambe entrano pesantemente in gioco i suoi Registri interni, una struttura tra le più importanti e tipiche di una CPU.
Per questa ragione è conveniente descriverli e conoscerli dettagliatamente, al fine di rendere più agevoli le analisi proposte nelle pagine future.

Un microprocessore è chiamato ad elaborare informazioni assunte dall'esterno e, per poterlo fare ha bisogno di un suo taccuino d'appunti personale: chiunque di noi memorizza sulla carta gli operandi di una addizione e poi diligentemente ne somma le cifre in colonna, fino a ricostruire il risultato, su una riga sottostante.
Il processore non è da meno: ha bisogno di memorizzare temporaneamente gli operandi dentro di se, in attesa che qualcuno li prenda in considerazione e restituisca il risultato dell'operazione richiesta. Le locazioni di memoria personali del processore hanno il nome di Registri.

I Registri sono locazioni di memoria ultraveloci (hanno la velocità del clock) in stretto contatto con tutte le altre parti della CPU a cui appartengono, con le quali interagiscono al fine di elaborare i dati pervenuti o organizzare il loro smistamento.

Dunque i registri sono una risorsa di enorme valore, anche come semplice deposito dati: il programmatore assembly può disporre di punti di memorizzazione direttamente sul posto della loro elaborazione, in alternativa a quelli classici disponibili in RAM. E' chiaro che il dato di un registro è disponibile subito, mentre quello della RAM deve essere da essa prelevato e portato dentro, con notevole differenza sui tempi d'esecuzione.

Purtroppo il loro numero è piuttosto piccolo ma con una saggia amministrazione ed un corretto utilizzo la programmazione non può che trarne grande vantaggio.

Il controllo dei registri si esercita attraverso le istruzioni , per esempio quelle di scambio (come MOV AL,AH ) o quelle aritmetiche (come ADD AX,BX ) o quelle logiche (come XOR DI,SI ); la conoscenza del set delle istruzioni aiuta ad usare bene i singoli registri, al fine di accoppiarli ai compiti per i quali sono meglio predisposti.

I Registri sono, di norma, specializzati, cioè sono in grado di compiere al meglio certe operazioni anziché altre; usare un registro diverso da quello specializzato non vanifica l'operazione (istruzione) desiderata ma la rende meno efficiente e più costosa, nel senso che il programma finale avrà tempi d'esecuzione più elevati ed occuperà più spazio in memoria).

Il numero e la dimensione dei registri si sono evoluti con la storia dei processori, come la disponibilità di nuove istruzioni. In contrapposizione con i registri a 16 bit del patriarca 8086 vanno tenuti nel dovuto conto quelli a 32 bit delle ultime generazioni.
In ogni caso i vecchi registri a 16 bit sono ancora perfettamente riconosciuti e ampiamente utilizzati nella programmazione; nelle nuove architetture sono da ritenersi un sottoinsieme dei nuovi (più esattamente la loro parte bassa).
Per questa ragione lo studio e l'utilizzo dei registri a 16 bit rimane del tutto legittimo e didatticamente valido: spetterà al lettore sperimentare le nuove istruzioni a 32 bit (certamente più potenti e, forse, un po' più impegnative) al termine degli esperimenti condotti e suggeriti da questo Tutorial.
Nelle pagine successive spingeremo a fondo la conoscenza dei 14 gloriosi registri a 16 bit dell'8086
 

Siamo pronti: questa è la prima vera interfaccia con la programmazione Assembly.
Descrivere i Registri di una CPU e discuterne le istruzioni è un tutt'uno: i primi sono spesso gli operandi delle seconde e le seconde tendono a specializzare l'uso dei primi.
Come d'accordo per pura opportunità e per precisa scelta didattica (probabilmente discutibile, ma adottata da tutti i docenti, almeno all'inizio) prenderemo in considerazione i 14 registri a 16 bit dell'8086; il passaggio allo studio e all'uso di quelli a 32 bit sarà comunque indolore e immediato.

I primi sottoposti a esame sono i 4 registri di uso generale (General Purpose Registers); il loro nome è AX, BX, CX e DX ed hanno tutti la caratteristica di poter essere utilizzati così come sono definiti (cioè a 16 bit) o in 2 metà a 8 bit.
Naturalmente il loro impiego nell'una o nell'altra dimensione dipende dal contesto, cioè dall'istruzione che li coinvolge; nel secondo caso i nomi dei registri a 8 bit conservano l'iniziale di quello che li contiene, seguita dalla lettera L o H, rispettivamente per la parte bassa (Low) e alta (High) del registro a 16 bit da cui hanno origine.

Sebbene la cosa sia, al lato pratico, del tutto irrilevante la loro lettera iniziale può essere interpretata come iniziale del compito che al registro riesce meglio, cioè:

AX, Accumulatore: si tratta del registro più coinvolto dal set delle istruzioni e nessuno come AX è altrettanto efficiente; il suo nome è storicamente associato all'immagine di colui che prende su di se (accumula) il maggior carico di lavoro; in concreto è coinvolto per default in alcune importanti istruzioni:
- aritmetiche: come MUL , IMUL, DIV, IDIV nelle quali rappresenta in ingresso il moltiplicando e il dividendo e in uscita il risultato.
- di spostamento dati dalla e verso la memoria, come LODSB (equivalente a MOV AL,DS:[SI] ) e STOSB (equivalente a MOV ES:[DI],AL)
- di uso particolare (come IN AL,DX o OUT DX,AL nelle quali costituisce rispettivamente il registro destinazione e sorgente dei dati da scambiare con dispositivi di Input/Output).
Le sue metà a 8 bit sono AL e AH; le variazioni di ciascuna di esse influenzano ovviamente il contenuto di AX.

BX, Base: il suo nome deriva dal fatto che, unico tra i 4 registri di uso generale, può essere usato istituzionalmente come puntatore; le istruzioni che utilizzano questa tecnica sono, per esempio: quelle di puntamento diretto, come MOV AL,DS:[BX].
quelle di puntamento appunto con registro base, come MOV AL,DS:[SI+BX+00], di solito con l'aiuto di un registro indice e di uno spiazzamento.
Le sue metà a 8 bit sono BL e BH; le variazioni di ciascuna di esse influenzano ovviamente il contenuto di BX.

CX, Contatore: il suo nome deriva dal fatto che numerose istruzioni lo utilizzano per default come contatore di eventi; tra esse: tutte quelle che consentono il prefisso REP, il compito del quale è proprio di ripetere l'istruzione fino a quando in registro CX, decrementato ad ogni giro, raggiunge il valore zero.
l'istruzione LOOP, e le sue simili, nelle quali fa da contatore dei cicli eseguiti: il ciclo viene ripetuto fino a quando CX, decrementato ad ogni giro, raggiunge il valore zero.
Le sue metà a 8 bit sono CL e CH; le variazioni di ciascuna di esse influenzano ovviamente il contenuto di CX.

DX, Data: il suo nome vuole rimarcare la generica disponibilità ad essere usato per memorizzare dati; in realtà anche per questo registro esistono istruzioni che gli riservano un uso di default; tra esse: alcune aritmetiche, come MUL , IMUL, DIV, IDIV, nelle quali, quando l'operando è una word, rappresenta la parte alta del risultato.
nelle istruzioni di Input/OutpuT, come IN AL,DX o OUT DX,AL, nelle quali rappresenta l'indirizzo del dispositivo periferico.
Le sue metà a 8 bit sono DL e DH; le variazioni di ciascuna di esse influenzano ovviamente il contenuto di DX.

E' bene sottolineare che i 4 registri di uso generale, AX, BX, CX e DX, possono tranquillamente essere usati nel modo più diverso e libero; tuttavia se si desidera ottimizzare il proprio codice è saggio tener conto delle indicazioni suggerite, riservando a ciascuno di essi il compito che meglio lo realizza.

Solo per completezza, a partire dal 80386 sono disponibili registri a 32 bit; i 4 registri di uso generale sono detti EAX, EBX, ECX e EDX, e quelli precedentemente descritti sono ancora riconosciuti come loro parte bassa.
 

Il processore 8086 prevede 4 registri di segmento (Segment Registers); il loro nome è CS, DS, ES e SS, tutti a 16 bit, indivisibili.
Per segmento si intende un'area di memoria di 65536 (64k) locazioni consecutive, utilizzata dal sistema per allocare i programmi, in attesa di ceder loro il controllo.

A questo proposito si sottolinea come una importante caratteristica dei files EXE che consiste nel poter disporre di una quantità di memoria grande fino a 4 segmenti, di solito, associati al codice (e puntati con CS), allo stack (SS), ai dati (DS) e ad altri dati extra (ES).

Risulta comunque chiaro che i registri di segmento servono per individuare le rispettive aree da 64k, nelle quali si svolgono attività vitali per la vita dei programmi in esecuzione

Un altro concetto chiave legato a questi registri è quello di indirizzo logico e indirizzo fisico. Il problema è sorto fin dall'inizio: i progettisti dell'8086 si sono trovati a gestire un bus d'indirizzi di 20 linee con registri a 16 bit; in pratica era evidente la necessità di porre un indirizzo valido sul rispettivo bus ma non era possibile farlo perché gli strumenti a disposizione (registri) erano troppo piccoli.
Da questa esigenza è nata la tecnica della segmentazione della memoria, un abile sotterfugio per poter puntare ogni indirizzo con 2 registri a 16 bit: il primo (detto appunto registro di segmento) individua un'area di 64kBytes consecutivi, dentro lo spazio indirizzabile del processore, ed è uno di quelli appena descritti.
il secondo (detto registro di offset) è in grado di scorrere ciascuna delle 65536 locazioni contenute nel segmento, in virtù dei diversi possibili valori che può assumere (essendo a 16 bit, 216=65536=64k), ed è uno di quelli descritti successivamente (per poter continuare la descrizione ne prenderemo in prestito uno, il registro puntatore d'istruzione IP).

Dunque con un indirizzo logico, cioè con una coppia di registri di tipo Segment:Offset, per esempio CS:IP (notare la forma con cui si esprime l' indirizzo logico) è possibile ottenere un indirizzo fisico; basta imparare il meccanismo che la CPU usa, internamente, per ricostruirlo.

L'indirizzo fisico (cioè il numero binario a 20 bit che sarà posto sul bus address) si ottiene sommando il valore di un registro di segmento moltiplicato per 16 con il valore di un registro di offset; la coppia di registri a 16 bit coinvolta nell'operazione può essere messa in evidenza nella forma Segment:Offset, cioè nella forma tipica di un indirizzo logico.

Da notare che, per rendere leggibili gli indirizzi (sia fisici che logici), è prassi comune accorpare i bit a 4 a 4 (nibble), sostituendo ogni quaterna con un simbolo del sistema di numerazione esadecimale.
Così per esempio 0001 0010 0100 0100 0000 (numero assurdamente illeggibile, espresso in binario) diventa 12440, espresso in esadecimale. Per distinguere con certezza il tipo di codifica utilizzato si aggiunge una H (per Hex), cosicché 00010010010001000000 (binario) = 12440H (in esadecimale)

Lo schema seguente mostra questa tecnica: si osserva che moltiplicare per 16 significa aggiungere a destra del valore esadecimale del registro di segmento 4 bit di valore nullo (un nibble uguale a 0):

Va sottolineato che, per ogni indirizzo fisico, i valori dei 2 registri Segment:Offset che concorrono a definire l'indirizzo logico possono assumere numerosissime combinazioni (in pratica ben 65536..); lo schema seguente mostra ad esempio altre 5 possibili alternative:

Dei registri di offset parleremo successivamente; in questa riassumiamo i compiti dei 4 registri di segmento; di solito è il Loader (caricatore dei programmi in memoria) del Sistema Operativo che si occupa di caricare in questi registri i valori corretti per l'esecuzione del programma stesso:

CS, Code Segment: punta l'area di 64k destinata a contenere i bytes del codice eseguibile, la traduzione in linguaggio macchina delle nostre istruzioni; in ogni momento (insieme a IP, come vedremo) punta il codice operativo dell'istruzione che sta per essere eseguita. Non esistono istruzioni per cambiarne direttamente il valore, sebbene la cosa sia possibile, in modo indiretto, correttamente con JMP, CALL o RET e impropriamente (e a rischio) con la coppia PUSH RS / POP CS. Se si desidera avere una copia del valore di CS, per esempio in AX, possiamo usare senza danno la sequenza di istruzioni PUSH CS / POP AX.

SS, Stack Segment: punta l'area di 64k destinata a contenere i bytes destinati allo stack, l'area nella quale il processore annota gli indirizzi a cui tornare in caso di esecuzione di CALL o INT; in ogni momento (insieme a SP, come vedremo) punta la prima locazione disponibile ad essere utilizzata. Modificare il valore di questo registro è assurdo e sconveniente: il risultato è il probabile crash del programma in esecuzione (se non del computer stesso).

DS, Data Segment: punta l'area di 64k destinata a contenere i dati del programma in esecuzione e può essere modificato senza rischio dal programmatore, per esempio con la sequenza di istruzioni MOV AX, nnnnH / MOV DS, AX o con la coppia PUSH AX /  POP DS; numerose istruzioni danno per scontato che questo sia il registro di segmento delle locazioni sorgente (MOVS , LODS) dei dati da esse trattati.

ES, Extra Segment: punta l'area di 64k destinata a contenere i dati del programma in esecuzione (oltre a quelli puntati da DS) e può essere modificato senza rischio dal programmatore, per esempio con la sequenza di istruzioni MOV AX, nnnnH / MOV ES, AX o con la coppia PUSH AX /  POP ES. Di solito è utilizzato per puntare particolari zone di memoria: la sovrapposizione di un segmento ad una determinata area ne facilita la gestione (si pensi per esempio alla RamVideo); numerose istruzioni danno per scontato che questo sia il registro di segmento delle locazioni destinazione ( MOVS, STOS) dei dati da esse trattati.

Con l'avvento dei processori a 32 bit (cioè con bus dati interno, e quindi registri, a 32 bit), a partire dal 80386, i sistemi hanno cominciato a gestire la memoria con altre tecniche e il problema della segmentazione ha perso importanza; i registri di segmento sono utilizzati in 2 diverse modalità, dette real mode e protected mode.
In ogni caso, poiché la parte offset dell'indirizzo logico può essere ora anche a 32 bit, ciascun segmento può arrivare alla dimensione di 4 GBytes.

Il primo dei 2 modi (real mode, che si rifà alla descrizione appena conclusa) è comunque garantito, per assicurare portabilità verso il basso, e sarà da noi ampiamente utilizzato con soddisfazione, specialmente per puntare le locazioni del primo mega di memoria, straordinariamente ricco di informazioni e zone utili.
Solo per completezza, a partire dal 80386 sono disponibili altri 2 registri di segmento, GS e FS, comunque a 16 bit.
 

l processore 8086 prevede 5 registri ufficialmente adatti a costituire la parte offset di un indirizzo logico; di solito sono distinti in registri puntatore (IP, SP e BP) e registri indice (DI e SI), tutti a 16 bit, indivisibili.
Il concetto di offset è stato descritto nella pagina precedente: in sostanza, traducendo dall'inglese, significa spiazzamento, spostamento (distanza) da un punto iniziale, e rende bene l'idea del puntatore interno, in grado da individuare senza dubbi una qualunque delle possibili 65536 locazioni di un segmento.

La definizione dei registri di offset non può essere disgiunta dall'accoppiamento con un registro di segmento, sebbene nessuno ci vieti di usare ciascuno di questi registri come semplice deposito dati a 16 bit.
Come in occasione della definizione degli altri registri è comunque utile ricordare che esiste un modo proprio di utilizzarli, cioè con gli accoppiamenti suggeriti dal set delle istruzioni; con questo concetto ben presente vediamoli dunque uno per uno.

Il registro puntatore IP (Instruction Pointer) fa coppia esclusiva con CS, e viceversa; una coppia assolutamente fedele.
Il puntatore logico CS:IP è assolutamente indispensabile per la vita di ogni programma in esecuzione, essendo lo strumento (Program Counter) con il quale il processore punta il codice operativo dell'istruzione che sta per essere da lui eseguita.
Si tratta dunque di un registro completamente gestito dal processore stesso, nel senso che non esiste istruzione che possa modificarne direttamente il valore; in condizioni normali viene aggiornato direttamente dalle logiche interne del processore durante l'esecuzione dell'istruzione da esso puntata: il numero dei suoi bytes viene semplicemente aggiunto al valore iniziale, cosicchè IP, al termine dell'esecuzione, si ritrova correttamente a puntare l'istruzione successiva.
In modo indiretto (ma sempre per intervento del processore) il suo valore può essere cambiato anche radicalmente dall'esecuzione delle istruzioni JMP, CALL o RET; in nessun caso è conveniente manipolare in modo diverso il contenuto di questo registro.

Il registro puntatore SP (Stack Pointer) fa coppia esclusiva con SS (sebbene, all'occorrenza, SS se la possa vedere anche con BP, che vedremo tra poco...).
Il puntatore logico SS:SP è lo strumento con il quale il processore gestisce lo Stack, l'area di memoria nella quale annota gli indirizzi a cui tornare in caso di esecuzione di CALL o INT; in ogni momento punta la prima locazione disponibile ad essere utilizzata.
Anche questo registro è assolutamente indispensabile per la vita di ogni programma in esecuzione, e la sua modifica, pur possibile in modo anche esplicito, può rivelarsi sconveniente, se condotta con leggerezza e scarsa consapevolezza: i rischi di crash del programma in esecuzione (se non del computer stesso) sono molto elevati.
Il registro è comunque gestito automaticamente dal processore in occasione dell'esecuzione di istruzioni che coinvolgono lo stack, come le coppie CALL/RET, INT/IRET o PUSH/POP; in occasione di queste operazioni il valore del registro SP viene decrementato/incrementato di 2 bytes alla volta.

Il registro puntatore BP (Base Pointer) fa coppia con SS ma non in assoluto.
Il puntatore logico SS:BP è talvolta usato dal programmatore per puntare alcuni valori presenti nello stack: si tratta della tecnica di passaggio dei parametri tramite stack, molto frequente nei linguaggi di programmazione ad alto livello.
E' facile capire che, intervenendo in un'area di memoria di solito riservata al processore, ogni operazione deve essere condotta con estrema attenzione, lasciando inalterato lo stato dei dati gestiti dal processore e soprattutto il puntatore ufficiale allo Stack, appunto SS:SP.
Per questa ragione, sebbene tollerata, l'uso improprio dello Stack deve essere gestito con un secondo puntatore, SS:BP.
Come ogni altro registro a 16 bit può, comunque, essere usato senza rischio anche in coppia con DS o ES, per puntare locazioni di memoria contenenti normali dati.
 

I registri indice SI (Source Index) e DI (Destination Index) sono normali registri a 16 bit, sebbene il loro nome tradisca le funzioni alla quale il set delle istruzioni li destina.
Le coppie di puntatori logici previste da numerose istruzioni del set sono DS:SI e ES:DI, rispettivamente utilizzate per puntare le aree di memoria da cui prendere (locazioni sorgente, come in MOVS , LODS) e in cui mettere (locazioni destinazione, come in MOVS , STOS) i dati.
Di solito queste potenti istruzioni provvedono anche a incrementare o decrementare il valore corrente di questi registri: poichè si tratta di operazioni piuttosto raffinate e impegnative si consiglia di consultarle direttamente nelle pagine ad esse dedicate.

Per terminare ricordiamo che, comunque, è ammesso anche qualunque altro accoppiamento, che risulterà certamente meno efficace di quelli consigliati; entrambi i registri di segmento, DS e ES, possono essere usati in coppia con i registri di offset DI e SI, ma anche con BP e BX (quest'ultimo elevato al rango di puntatore).

Solo per completezza, a partire dal 80386 sono disponibili registri a 32 bit; i registri puntatori sono detti ESI, EDI, EBP, ESP e EIP, e quelli descritti in questa pagina sono ancora riconosciuti come loro parte bassa.

In aggiunta citiamo alcuni tra i nuovi registri, introdotti nel tempo: i 3 Control Register 80386:CR0, CR2, CR3.
il Control Register Pentium:CR4.
i 6 Debug Register 80386:DR0, DR1, DR2, DR3, DR6, DR7.
i 5 Test Register 80486:TR3, TR4, TR5, TR6, TR7.
i Model Specific Register Pentium: MSR.
i Memory Type & Range Register PentiumPro: MTRR.
 

La rassegna dei registri del processore 8086 termina con il registro dei flag; a qualcuno di noi verrà in mente qualche polveroso film di guerra, di quelli di propaganda, in bianco e nero..., con l'omino che, in mezzo alla pista d'atterraggio di una porta-aerei, si sbraccia con in mano 2 bandierine colorate per aiutare il pilota a non ...sfasciarsi sulla tolda...
Ecco ... queste sono le (Maritime Signal) Flags da cui quei 4 mattacchioni di tecnici Intel hanno tratto l'idea e il nome: flag = segnalazione!

Si tratta di uno strano registro a 16 bit, dall'impiego completamente diverso da tutti gli altri. Il suo contenuto non è da utilizzare nella consueta forma di word, ma in funzione del valore sui singoli bit in esso contenuti; dei 16 disponibili solo 9 sono significativi, mentre i rimanenti 7 sono inutilizzati. Di questi:
- 6 sono flag di stato, di solito influenzati dal risultato delle istruzioni aritmetico logiche.
- 3 sono flag di controllo, di solito controllabili da programma con opportune istruzioni dedicate.

Il compito di questo registro è straordinariamente importante: al lato pratico, il suo contenuto consente al processore di prendere decisioni!

Come abbiamo sottolineato in occasione della descrizione delle istruzioni di salto condizionato la CPU di solito decide saltando da una parte piuttosto che da un'altra.
Il valore binario di una singola flag è dunque sufficiente per obbligare il processore ad eseguire un codice invece di un altro; ne consegue che non esistono (e sarebbero poco intelligenti) istruzioni che modifichino in blocco questo registro, sebbene sia possibile scriverlo o leggerlo da o in un altro registro a 16 bit con il solito trucco (per esempio: con PUSHF/ POP AX avremo in AX la copia esatta di tutti e 16 i bit).
In ogni caso è possibile salvarne il valore nello stack (con PUSHF ) o recuperarlo dallo stack (con POPF ).

In dettaglio ecco l'aspetto di questo registro; ciascun flag in esso contenuto è da ritenersi settato se si trova al valore 1, e resettato se a 0

IL COMANDO DEBUG

In questo paragrafo facciamo conoscenza del Debugger, l'ambiente ideale per ispezionare e collaudare un programma, creato da noi o scelto tra l'infinita quantità di eseguibili (COM o EXE) presenti nelle nostre cartelle.
Leggi con attenzione le descrizioni e contemporaneamente tieni aperta una finestra DOS con il debug in funzione: potrai così verificare sulla tua pelle le importanti nozioni che ti darò.

Questo strumento (Debug.exe, da sempre fornito con il sistema operativo DOS) è molto spartano, quasi "repellente" per la sua estrema semplicità; ma questa sua semplicità è proprio la sua forza.

Naturalmente ci sono strumenti di progetto ben più potenti ma Debug aiuta ad entrare dentro il processore in modo essenziale e semplice, una condizione indispensabile sia per il neofita che per il grande esperto.
Dedica con passione qualche ora a questo potente strumento di lavoro: non snobbarlo e non supporre che dedicargli attenzione sia inutile perdita di tempo.
Tratta fin d'ora il Debug come un tuo amico! ... quando "sarai grande" questo umile lavoro ti tornerà molto utile.

Le tecniche sostenute in questo capitolo possono sembrare inadeguate al rango di programmatore al quale ambite, o troppo laboriose, o poco gratificanti... Forse tutte queste obiezioni sono vere, ma sono convinto della loro reale utilità.
 

Nel linguaggio comune un bug è una cosa fastidiosa, un pidocchio, una cimice, una calamità. Gli anglosassoni sono molto immediati nel definire i concetti e, spesso, associano ad eventi tecnici un'immagine forte e molto colorata; così un errore di programmazione diventa un bug.
Lo strumento che consente di localizzare ed eliminare i bug è diventato Debugger, lo "spulciatore".
La realtà è, a mio avviso, molto più nobile: il Debugger è molto di più, è un amico inseparabile, in grado quasi sempre di aiutarti a risolvere i problemi e a trovare gli errori più subdoli; la sua forza consiste nella capacità di simulare l'esecuzione di qualunque programma eseguibile (sia di tipo COM che di tipo EXE).
Se l'assemblatore ha ritenuto corretta la sintassi del sorgente e il linker ha generato senza errore l'eseguibile non è detto che il nostro programma "giri" come ci aspettiamo; al contrario sono spesso in agguato gli errori di concetto che si manifestano di solito con devastante arroganza, bloccando tutto il computer e costringendoci a resettarlo (premere il pulsante di reset o chiudere l'applicazione con Ctrl-Alt-Canc). Sono i cosiddetti errori in run-time.
In questi casi il modo migliore per capire dove abbiamo sbagliato è ricompilare il sorgente con dei break-point, cioè dei punti in cui il programma è costretto a fermarsi.

I break-point di solito si fissano inserendo nel punto desiderato l'istruzione INT 03H (Ricorda bene questo concetto!!); la loro presenza è del tutto irrilevante nell'esecuzione normale di un programma, ma se l'eseguibile è fatto girare sotto DEBUG esso si fermerà proprio nel punto previsto, consentendo l'esecuzione passo-passo delle successive istruzioni, fino a localizzare quella che ha creato l'errore run-time.

Dunque nella fase di collaudo e messa a punto di un programma il Debugger è uno strumento di lavoro particolarmente utile; da questo punto di vista si occupa del caricamento in memoria dell'eseguibile, in modo paragonabile a quello del loader del sistema operativo e, dopo aver preparato i puntatori alla prima istruzione (CS:IP) e alla prima locazione dello stack (SS:SP) cede il controllo a noi, manifestando la sua disponibilità con un trattino posto sulla riga successiva all'intestazione:
 

Con il Debugger è possibile aprire ed eseguire qualunque programma eseguibile: poichè è in grado di mostrarne il codice dissassemblato (molto vicino a quello sorgente originale) è facile scorrerne il contenuto, per cercare di capire o scoprire i trucchi del suo autore. (come pensi che facciano i "crackatori" di professione?).

Cominciamo con il comando D, DUMP; già il nome merita una pausa di riflessione: il sostantivo dump significa letteralmente bidone della spazzatura, posto sudicio, o più elegantemente cestino dei rifiuti; il verbo dump significa invece rovesciare

La brillante verve anglosassone ha colpito ancora... quando si richiede un dump qualcuno ci rovescia il cestino dei rifiuti sulla scrivania...; proprio quello che facciamo noi quando, disperati, ci accorgiamo di avere cestinato, per errore, un documento a cui tenevamo. Il comando D rovescia sul video una bella fetta di memoria, mostrandone tutti i dettagli possibili.
Aldilà della metafora questo comando è veramente potente, sebbene lo si possa apprezzare solo quando si ha effettivamente qualcosa da cercare; premendo la lettera D, senza nessuna altra specifica, appare a video questa schermata:
 

NB: I numeri (esadecimali) digitati dovranno essere forniti senza la 'H' finale!
E' importante ricordare fin d'ora che i numeri esadecimali si possono trattare senza la "H" posteriore solo quando abbiamo a che fare con DEBUG; se è vero che esso non capirebbe (segnalando errore...) comandi del tipo D 0100H è altrettanto vero che l'assemblatore farebbe altrettanto se invece dimenticassimo di metterla .

Detto questo, analizziamo la videata ottenuta; sono 8 righe così strutturate: il campo di sinistra (in verde) mostra l'indirizzo segmentato della prima locazione di memoria che andremo ad ispezionare: il puntatore è inteso espresso in esadecimale.
il campo centrale (in celeste) elenca il contenuto delle 16 locazioni consecutive, a partire da quella indirizzata dal primo campo, espresso in esadecimale.
il campo di sinistra (in giallo) cerca di tradurre in forma Ascii il contenuto delle medesime locazioni.

Valutiamo in modo critico le informazioni di questa immagine:
- l'indirizzo di segmento è, per tutti i puntatori, sempre lo stesso (nell'esempio 17B2): il suo valore dipende esclusivamente da quello della prima zona di ram libera al momento del caricamento del debugger in memoria; questo ultimo riserva ai nostri esperimenti un intero segmento che comincia proprio da 17B2:0000.
- l'indirizzo di offset iniziale è 0100: il suo valore risente del fatto che Debug ha riservato per se stesso le prime 256 locazioni, per ospitare, nella logica dei programmi gestiti dal Dos, il proprio PSP).
- La sequenza dei numeri hex seguenti è esattamente la traduzione esadecimale di quello che debug ha effettivamente trovato: il loro valore è assolutamente imprevedibile e può essere cambiato in ogni momento, senza provocare alcun danno, come vedremo nelle prossime pagine.
- la zona gialla dei caratteri Ascii è illeggibile, tanto più quanto maggiore è la casualità dell'area di memoria analizzata; tutti i bytes che corrispondono a caratteri Ascii stampabili sono mostrati per quello che sono, mentre tutti gli altri (da 00H a 1FH, caratteri di controllo, e da 80H a FFH, caratteri ascii estesi) sono visualizzati con un punto.

Per motivi di chiarezza la sequenza dei 16 bytes di ciascuna riga è divisa in 2 da un trattino. Se il comando D viene dato di nuovo, viene rovesciata a video la successiva "cestinata" di 128 bytes, e così ad oltranza.
Se si desidera tornare all'inizio o se si vuole analizzare un'altra parte della memoria basta specificare l'indirizzo subito dopo la lettera D.

Per esempio possiamo ritornare all'inizio digitando D 17B2:0100.

Vediamo ora un esempio che analizza la memoria video.

Proviamo ad eliminare il prompt colorato, a pulire lo schermo e a lanciare Debug;
i comandi dos da dare sono, in sequenza:
prompt $p$g
CLS
debug
tutti confermati con invio.

ANALISI RAM-VIDEO (http://www.giobe2000.it/HW/Ramvideo/index.htm)

La Ram Video è una zona della memoria Convenzionale di Sistema; la sua dimensione è di 128kBytes, a partire dall’indirizzo fisico A0000H fino all’indirizzo fisico BFFFFH nel primo megaByte; la pratica della programmazione a basso livello consente di esprimere questi indirizzi fisici nei corrispondenti indirizzi logici, da A000:0000 a B800:7FFF (un indirizzo logico si esprime sempre nella forma Segmento:Offset).

Questa area di memoria è divisa in 3 parti:
- nella prima (da A000:0000 a A000:FFFF) trovano posto i 64K bytes destinati alla gestione del video in Modo Grafico. L'unità di informazione è il pixel (semplificando, ciascun byte (8 bit) di quest'area può rappresentare un solo punto grafico, o meglio uno dei 2⁸=256 colori che esso può assumere; ma anche otto pixel, nel qual caso ciascuno di essi non può assumere solo 2 colori, bianco o nero, cioè acceso o spento).
- nella seconda (da B000:0000 a B000:7FFF) sono disponibili i 32K bytes dedicati al modo Monocromatico, ora in disuso.
- nell'ultima parte (da B000:8000 a B000:FFFF) sono allocati i 32K bytes necessari alla gestione del video in Modo Testo. L'unità di informazione è il carattere (vedremo che per descrivere le caratteristiche di ciascuno di essi saranno necessari 2 byte di questa area: carattere+colore).
 

I 32 kBytes della Ram Video destinata al Modo Testo sono divisi in 8 zone uguali, dette Pagine Video, ciascuna di 4 kBytes (4096 bytes). Ciascuna delle 8 Pagine Video, numerate da 0 a 7, copre quindi l'area di memoria Ram corrispondente agli indirizzi:

In Modo Testo la memoria RamVideo viene utilizzata a livello di byte (piuttosto che a livello di bit, tipico della gestione grafica); le informazioni necessarie per colorare i 128 pixel (8*16) punti necessari per "disegnare" sullo schermo un carattere, sono dunque affidate a 2 bytes.

Il concetto principale sta dunque nel fatto che solo la Pagina 0 (cioè i primi 4096 bytes di questa area) viene letta continuamente dalla scheda video e il suo contenuto viene interpretato e tradotto direttamente sul monitor. Ogni modifica (scrittura) eseguita sui primi 4000 bytes si traduce in una modifica in tempo reale sull'aspetto del testo mostrato sul monitor. Possiamo dunque concludere: solo quello che viene scritto in Pagina 0 produce effetto a video.
le eventuali modifiche eseguite sul contenuto delle rimanenti 7 Pagine (da Pagina 1 a Pagina 7) non si vede!, per cui la presenza di queste Pagine sembra inutile.
in realtà la fortuna di disporre di queste 7 pagine alternative ci offre la possibilità di "salvare" in esse tutta o in parte la Pagina 0; questa operazione risulta indispensabile per esempio quando si desidera scrivere un messaggio di avviso o di errore sull'immagine corrente, senza perdere il testo originale quando il messaggio viene tolto.
è sufficiente infatti salvare l'area coperta dal messaggio in una Pagina alternativa prima di stampare il messaggio, per poi recuperarla in Pagina 0 non appena il messaggio è stato letto.
 

Rimane da chiarire in che modo i 4096 bytes di una pagina vengono usati per rappresentare i 2000 caratteri da essa ospitati.
Bisogna sapere che ciascun carattere ha bisogno di 2 bytes (uno per il codice Ascii e uno per il codice di colore) per cui possiamo concludere che sono necessari 4000 bytes (dei 4096 disponibili).
Ogni Pagina Video ha quindi a disposizione più bytes di quanti ne servano effettivamente:
- Il codice Ascii del carattere è il numero che lo rappresenta;
- Il codice di colore (detto anche attributo) del carattere è un byte costruito dividendo gli otto bit in 3 campi, secondo il seguente schema:
 

Ecco i colori di primo piano

Ecco i colori di sfondo

I colori combinati sono mostrati nelle 2 tabelle allegate e mostrano l'aspetto di scritte nei 16 colori di primo piano possibili sugli 8 colori di sfondo possibili, con il codice esadecimale per ottenerlo: I valori esadecimali da 00H a 7FH dei codici di colore senza flash (byte d'attributo) necessari nei Modi Testo, in Assembly, sono raccolti nella seguente Tabella

I valori esadecimali da 80H a FFH dei codici di colore con flash (byte d'attributo) necessari nei Modi Testo, in Assembly, sono raccolti nella seguente Tabella
 

E' importante sottolineare che l'azione del processore non produce alcun effetto visivo; questo compito spetta alla scheda video. I 2 dispositivi hanno in comune la Ram Video cosicché mentre la seconda ne "spazzola" il contenuto il primo può cambiarle le carte in tavola.
 

Ecco cosa vedremo dopo aver dato anche il comando -d b800:0000:

Le prime coppie diverse da 20H/07H sono visibili a partire dal 161° bytes (quello all'indirizzo B800:00A0): infatti: i primi 160 bytes sono gli 80 bytes 20H e 80 bytes 07H (colore  bianco su nero); e rappresentano gli 80 spazi della prima riga vuota del monitor.
I successivi bytes sono per metà al valore 07H perchè il colore della frase presente sul monitor è, appunto, bianco su nero (=07H).
... mentre l'altra metà sono i bytes 43H, 3AH, 5CH, 41H, 52H, 43H, 48H, 2DH, ..., appunto la traduzione esadecimale dei caratteri che compongono la frase a video, E:\Users\Admin~1>DEBUG
 

Ricordiamo che, in Assembly, la gestione dei caratteri (in Modo Testo) è affidata a 2 bytes, uno per il codice Ascii e uno per il codice di colore; in particolare il byte di colore viene immesso direttamente nella locazione RamVideo desiderata.

 

C

assemble A [address]
compare C range address
dump D [range]
enter E address [list]
fill F range list
go G [=address] [addresses]
hex H value1 value2
input I port
load L [address] [drive] [firstsector] [number]
move M range address
name N [pathname] [arglist]
output O port byte
proceed P [=address] [number]
quit Q
register R [register]
search S range list
trace T [=address] [value]
unassemble U [range]
write W [address] [drive] [firstsector] [number]
allocate expanded memory XA [#pages]
deallocate expanded memory XD [handle]
map expanded memory pages XM [Lpage] [Ppage] [handle]
display expanded memory status XS

 

 SOMMA.SE e CONTA.SE PICCOLO e GRANDE