Por: Afx
marzo de 2009
El inicio en el aprendizaje de un nuevo lenguaje de programación suele ser algo desconcertante en las etapas iniciales. En muchas ocasiones, y por supuesto dependiendo de tus conocimientos previos, tu mente se debe adaptar a pensar de un modo diferente, debes aprender un montón de palabras reservadas nuevas, debes tener conocimientos del entorno de programación, del compilador, del sistema operativo sobre el que te desenvuelves, etc. Es frecuente también que no encuentres la documentación adecuada adaptada a tu nivel, o que los ejemplos disponibles requieran de unos conocimientos previos elevados. Estas cosas hacen que frecuentemente tiremos la toalla incluso antes de comenzar.
Todo esto es espacialmente cierto si el lenguaje del que estamos hablando es a bajo nivel tal como el lenguaje ensamblador del Motorola 68000, y además en una plataforma extremadamente rara en nuestros días como es el Sinclair QL y su sistema operativo QDOS.
La mejor manera de superar estas dificultades iniciales es a base del estudio y prácticas con ejemplos muy simples de pequeños programas "funcionales", es decir que se puedan compilar y ejecutar ¡sin errores! desconcertantes (sobre todo para no perder la auto-confianza). Debemos empezar con lo simple y poco a poco escalar en dificultad. Después de todo, como se dice frecuentemente, la mejor manera de aprender a programa es ... ¡copiar! ... (bueno, mejor dicho, tomar prestado) el código que ha han escrito otros.
El presente artículo recoge esos "primeros pasos" que he dado a la hora de enfrentarme a este lenguaje y tiene la única pretensión de facilitar un poco la tarea a aquellos aficionados al Sinclair QL que tengan interés en adentrarse en el apasionante mundo de la programación a bajo nivel. Después de todo, esto es otra forma de "dar vida" y "desempolvar" nuestras viejas máquinas, sobre todo para aquellas personas entusiastas de la retro-informática que, como yo, no sean muy dados a los videojuegos. (¿Acaso no es más divertido programar estas viejas máquinas que jugar con ellas?).
El presente artículo no pretende ser un tutorial ni un manual del lenguaje ensamblador o del QDOS , para ello ya existe documentación que nos explica con todo lujo de detalles tanto el lenguaje ensamblador del Motorola 68000 como del sistema operativo del Sinclair QL (ver la sección de manuales y artículos en www.sinclairql.es).
La mayor parte del contenido de este artículo y los ejemplos que detallo no son de creación propia (¡qué más quisiera yo!), por el contrario, es material que he rescatado de distintas fuentes, entre ellas:
- Foro http://sinclairql.es
- Revista Qlave
- Manual del Assembler Development Kit de Metacomco
- 68000, 68010 /68020 Arquitectura y programación en ensamblador. Stan Kelly-Bootle y Bob. Fowler. (Anaya Multimedia)
- Sinclair QL Programación Avanzada, Adrian Dickens.
A todo este material se puede acceder a través de la web http://www.sinclairql.es.
Se acompaña a este artículo, un fichero zip con el código fuente de los ejemplos analizados, listos para ser ensamblados con el “Assembler Developtment Kit” de la casa Metacomco. Los ejemplos han sido probados en un QL real con ampliación de disquetera y en el emulador Q-Emulator (¡ahora es “free” la emulación básica!). Además de todo esto podrías necesitar un editor de textos para elaborar tus propios programas en ensamblador o modificar los que aquí se proponen, QED es un buen editor, compacto y rápido).
Los recursos mencionados los puedes encontrar en:
http://www.bytemaniacos.com/sinclairql/lenguajes.htm (ensamblador de Metacomco)
http://www.speccy.org/sinclairql/manuales.htm (documentación y bibliografía citada)
http://www.speccy.org/sinclairql/archivo/docs/docs.htm (manuales Metacomco y M68000)
http://www.dilwyn.me.uk/editview/index.html (editores)
http://www.terdina.net/ql/q-emulator.html (emulador Q-emulator)
Bueno, basta de preámbulos, empecemos a dar esos primeros pasos.
“Hola mundo” se ha convertido en un término muy familiar par cualquier persona aficionada o profesional en la programación de ordenadores. Miren si no la definición que nos propone la Wikipedia de ésta expresión:
“En informática, un programa Hola mundo (o Hello World, en inglés) es el que imprime el texto «¡Hola, mundo!» en un dispositivo de visualización (generalmente una pantalla de monitor). Se suele usar como introducción al estudio de un lenguaje de programación, siendo un primer ejercicio típico.
El Hola Mundo se caracteriza por su sencillez, especialmente cuando se utiliza en programas de línea de comandos. En interfaces gráficas este programa suele tener una complejidad mayor.
Un programa Hola Mundo puede ser útil como prueba de configuración para asegurar que el compilador, que el entorno de desarrollo, y que el entorno de ejecución están instalados correctamente y funcionando. Configurar un conjunto de herramientas básicas completo desde cero hasta el punto donde hasta los programas triviales puedan ser compilados y ejecutados, puede involucrar una cantidad de trabajo sustancial. Por esta razón, generalmente es usado un programa muy simple para probar un conjunto de herramientas nuevo.” ( www.wikipedia.org ).
Cualquier comentario adicional a esta descripción sobra (¡ni Cervantes lo redactaría tan bien!). Resulta también muy curioso la gran cantidad de lenguajes en los que se ofrece el código “Hola mundo” en Wikipedia, pero si lo miráis veréis que al menos ¡falta uno!, el “hola mundo” en ensamblador 68000. Pues pongamos remedio a eso, a continuación va ese primero programa extraído del foro de www.sinclaiql.es (gracias Zerover).
Listado 1, Hola_asm.
*
* Códigos de llamadas al QDOS
*
MT_FRJOB EQU $05
IO_SSTRG EQU $07
*
* Programa principal
*
LEA.L SALUDO,A3 apuntamos a la frase a escribir con A3
MOVE.W (A3),D2 numero de octetos a mandar
MOVEQ.L #-1,D3 periodo de espera infinito
MOVEA.L #$00010001,A0 identificador del canal #1
LEA.L 2(A3),A1 apuntar a la cadena de octetos
MOVEQ.L #IO_SSTRG,D0 enviar la cadena de octetos
TRAP #3 Traps de E/S
MOVEQ.L #-1,D1 tarea actual
MOVEQ.L #0,D3 ningún error
MOVEQ.L #MT_FRJOB,D0 forzar el final de la tarea
* (Force Release JOB)
TRAP #1 Traps de gestión de procesos
*
* En caso de ser llamado desde el SuperBASIC (CALL)
MOVEQ #0,D0 poner retorno de error a 0 para SuperBasic
RTS vuelve a SuperBASIC
*
* Sección de datos
*
SALUDO DC.W 11 las cadenas precedidas de DW longitud
DC.B 'Hola mundo.'
END
Algunos comentarios al programa:
El código comienza definiendo una serie de constantes con EQU, muy cómodas para no estar recordando valores concretos, cosa que no forma parte del lenguaje máquina del 68000 propiamente dicho sino que son directivas del ensamblador. Por ejemplo IO_SSTRG EQU $07 al principio del programa provoca que el ensamblador sustituya $07 cada vez que encuentre IO_SSTRG. El $ indica que el numero es expresado en hexadeciamal (y no significa dinero).
A continuación viene la secuencia principal del programa donde vemos muy pocas instrucciones realmente diferentes (MOVE, LEA, MOVEQ) que llevan aparejada un punto y una letra. A esta letra se le llama código de tamaño del dato, porque indica cuantos bits de origen (fuente) y del destino están involucradas en la operación. Las reglas son muy simples:
L significa doble palabra: opera sobre 32 bits.
W significa palabra: opera sobre 16 bits.
B significa byte: opera sobre 8 bits inferiores.
Estas son las descripciones breves de algunas instrucciones empleadas en nuestro primer programa.
LEA (Load Effective Address), coloca una dirección de memoria especificada en un registro de direcciones (An)
MOVE mueve el contenido de la fuente al destino.
MOVEQ (MOVE Quick) mueve un dato de 8 bits con signo de forma rápida al destino. El dato especificado que va a ser movido es extendido a 32 bits antes de ser movido al destino.
MOVEA (MOVE Address) mueve el contenido desde el origen a un registro de direcciones.
TRAP el procesador inicia una excepción. Se ejecuta una llamada al sistema.
Vemos también que en algunas instrucciones se emplean los registros de direcciones entre paréntesis, (A3) por ejemplo. Esto significa que estamos tratando con el contenido de la dirección a la que apunta el registro, en nuestro caso podemos leerlo como el contenido de la posición de memoria a la que apunta A3. 2(A3) significa que tenemos que sumar dos bytes más a la posición apuntada por A3 y tomar el valor de esa posición de memoria.
Finalmente el código finaliza con la sección de datos. En una zona de memoria etiquetada como SALUDO se deposita una palabra (16 bits) con el número 11 y a continuación una secuencia de 11 caracteres que ocupan un byte cada uno de ellos.
Bien, todo esto simplemente para ver en pantalla lo siguiente.
En el paso anterior vimos el código fuente de nuestro primer programa y el resultado final tras ejecutar el código objeto del programa en un emulador del Sinclair QL, pero ¿cómo pasamos del código fuente al código ejecutable?, … pues en nuestro caso ensamblando el programa fuente con el “Assembler Development Kit” de la casa Metacomco (la misma que fabricó el sistema operativo del Amiga).
Para ejecutar el compilador es preciso teclear "exec flp1_asm" (yo he renombrado asm_metacomco por asm del paquete citado). Al iniciarse el programa se nos hace las siguientes preguntas:
En primer lugar debemos indicar cuál es el nombre del fichero que anteriormente salvamos y que contiene el programa. Después debemos indicar si deseamos listado del programa ensamblado, si pulsamos ENTER se asume que no; si hemos respondido 'Y' entonces de nos pregunta el nombre del fichero al que dirige el listado, se pulsa ENTER se dirige a la pantalla, podemos redirigir también a ser1, flp2_ ... En este listado aparece las líneas que contiene algún error con una E por delante y con signos = las partes que se refieran a macros.
Posteriormente se nos pregunta por el nombre del fichero que contendrá el código objeto. Si tecleamos ENTER no se genera código y el compilado sólo nos servirá para comprobar si hemos cometido errores en la redacción del programa.
Se nos pregunta también por el espacio de trabajo del programa, si se pulsa ENTER se toma el espacio reservado por defecto. De igual forma se nos interroga sobre la alteración del tamaño de la ventana de forma que un ENTER o 'N' implican dejarla igual. La alteración de tamaño es con ALT+cursores y su situación se controla por los cursores sin ALT.
En las primeras versiones los programas venían instalados para trabajar en el mdv1_ y los ficheros a compilar en el mdv2_, esto era alterable por el fichero install de forma que aquellos que dispongan de una ampliación de memoria puedan cargar los programas en disco ram y dirigir los ficheros compilados ahí, luego bastará hacer un copy a un mdv_ o disco del compilado definitivo. En nuestros ejemplos usaremos una versión adaptada para ser ejecutada en flp1_
Dependiendo del fichero que hayamos deseado compilar se nos generará un código independiente de la dirección de carga o no, así si no hemos incluido ORG por lo general será independiente y ejecutable vía EXEC que suele ser lo deseable, en caso contrario el programa se ejecuta con CALL tras cargarlo con LBYTES. En nuestros ejemplos cargaremos siempre los programas directamente desde el QDOS con EXEC.
Al final se nos pregunta si deseamos compilar más programas, debemos responder 'Y' o 'N'.
A continuación vemos algunas pantallas con el ensamblador en acción, su uso es extremadamente fácil.
Veamos nuestro segundo ejemplo. Éste pequeño programa está extraído de uno de los primeros números de la revista Qlave. Veremos cómo interrogar a un TRAP del sistema para obtener la versión del QDOS que se está ejecutando en nuestro sistema. Ya en un artículo previo en www.sinclairql.es veíamos que el comando PRINT VER$ del SuperBasic lo que nos da en realidad es la versión del SuperBASIC en sí mismo y no la versión del QDOS (que son dos cosas diferentes). Podría ser necesario conocer esto ya que existen versiones antiguas que no aceptan algunas "llamadas" ya implantadas en las nuevas versiones, de esta forma se puede garantizar el correcto funcionamiento de un programa independientemente de la versión del QDOS instalada. Para saber la versión del QDOS debemos emplear una rutina en lenguaje ensamblador como la detallada en el del listado 2.
Algunos comentarios del autor del ejemplo (Isidro Asin, revista Qlave número 1, volumen 1).
“El programa tiene cuatro bloques básicos, estos cuatro bloques son etiquetas de llamadas al QDOS, macros definidas, el código ejecutable en sí, zona de memoria de datos.
El primer bloque se refiere al valor que se debe pasar en el registro de datos D0 al realizar el TRAP (orden en ensamblador que se refiere a una excepción y que es la forma habitual de trabajo del QDOS) correspondiente. He usado dos Macros, algo bastante recomendable si se dispone de un ensamblador que lo permita. La primera nos sirve para pasar las llamadas al QDOS (el parámetro en D0 y el número de TRAP que corresponda). La segunda se encarga de finalizar el programa y devolvernos al BASIC.
El programa comienza con una llamada para obtener la información de la versión, esto se hace con el TRAP 1 y MT_INF en D0, el resultado se saca en D2 que guardamos en la zona de memoria reservada para ello, la zona etiquetada como MENSAJE donde con 4 bytes habrá bastado en lugar de 10.
Ahora para sacar estos datos podemos hacerlo por pantalla o por impresora, nosotros lo haremos por pantalla de ahí que DISPOSITIVO sea 'SCR_'. Abrimos un canal para efectuar la salida, para ello usamos un TRAP 2 con IO_OPEN en D0, en D1 el número de job que se trate (en este caso -1 para indicar el actual), en D3 un 2 para indicar que es nuevo, y A0 apunto al DISPOSITIVO, que aunque aquí sea SCR_ podríamos colocar SER1 para impresora por ejemplo.
Para sacar los datos se usa un TRAP 3 con IO_STRING en D0, hay que especificar el número de octetos a mandar en D2 y el tiempo de espera en D3, A1 debe de apuntar a la zona de memoria que contiene los octetos a mandar.
Para finalizar se invoca la Macro FINAL que cierra el canal abierto con un TRAP 2 conteniendo IO_CLOSE en D0. Posteriormente forzamos la clausura del job y como éste es activo lo hacemos con un TRAP 1 conteniendo D0 MT_FRJOB, en D1 está el número de job y en D3 el código de error.”
Listado 2, Infor_asm.
*
* Códigos de llamadas al QDOS
*
MT_INF EQU 0 Obtener la versión del QDOS
IO_OPEN EQU 1 Abrir canales
IO_CLOSE EQU 2 Cerrar canales
IO_SSTRG EQU 7 Presenta datos por un canal de salida
MT_FRJOB EQU 5 Cancela el job
*
* Macros
*
QDOS MACRO Macro de asignación de Traps
MOVEQ #\1,D0 Parámetro en D0
TRAP #\2 Parámetro del Trap
ENDM
FINAL MACRO Macro de cancelación de canales y job
QDOS IO_CLOSE,2 Cierra canal
MOVEQ #-1,D1 del job actual
MOVEQ #0,D3 Código de error
QDOS MT_FRJOB,1 Llamada QDOS
ENDM
*
* Programa pincipal
*
QDOS MT_INF,1 Obtengo información
LEA.L MENSAJE,A3 Apunto A3 a la zona donde guardo infor.
MOVE.L D2,(A3) Llevo A3 el num. de versión
MOVEQ #-1,D1 Job actual
MOVEQ #2,D3 Nuevo fichero
LEA.L DISPOSITIVO,A0 Tipo de dispositivo asociado
QDOS IO_OPEN,2 Llamada al QDOS
MOVEQ #10,D2 Mando octetos de más
MOVEQ #-1,D3 Tiempo de espera infinito
LEA.L MENSAJE,A1 apunto a la base de la memoria
QDOS IO_SSTRG,3 Llamada al QDOS
*
FINAL
*
* Sección de datos
*
DISPOSITIVO DC.W 4
DC.B 'SCR_' Dispositivo de salida en la pantalla
MENSAJE DS.B 10 Base de la memoria
END
Más comentarios:
Vemos que prácticamente se emplean el mismo juego de instrucciones que en el ejemplo anterior, la novedad más importante tal como nos comenta su autor, es el uso de macros. Las macros no forman parte del juego de instrucciones del 68000 sino que son construcciones del ensamblador que nos ahorran el empleo de código repetitivo (sustituyéndose por la macro). Estas macros aceptan una especie de parámetros para flexibilizar y generalizar su uso. Fijémonos también en la sección de datos, una zona donde se reserva memoria DS.B, no para almacenar constantes (DC.z) sino datos generados por nuestro programa, en este caso una cadena de bytes indicativos de la versión del QDOS.
A continuación vemos el resultado de ejecutar el programa en nuestro emulador. Vemos que estamos usando una ROM con la versión 1.10 del sistema operativo.
Sigamos avanzando en nuestro recorrido y demos el siguiente “pasito”… Ahora le toca el turno a un pequeño programa que hace algo más, pide por consola la entrada de una cadena y luego imprime dicha cadena en la misma consola. El programa lo he tomado del manual de Metacomco y lo podemos ver en el “Listado 3”.
Listado 3, rwstr_asm.
*
* Códigos de llamadas al QDOS
*
MT_FRJOB EQU $05
IO_OPEN EQU $01
IO_CLOSE EQU $02
IO_FLINE EQU $02
IO_SSTRG EQU $07
*
* Macros
*
QDOS MACRO
MOVEQ #\1,D0
TRAP #\2
ENDM
*
TIDYUP MACRO
QDOS IO_CLOSE,2 Cerrar el canal
MOVEQ #-1,D1
MOVEQ #0,D3 Cancelar este job
QDOS MT_FRJOB,1
*
* En caso de CALL desde SuperBASIC
MOVEQ #0,D0 Código de retorno - todo OK
RTS
ENDM
*
* Programa principal
*
MOVEQ #-1,D1 Job actual
MOVEQ #2,D3 Dispositivo exclusivo
LEA.L DEVNAME,A0 Puntero a nombre de dispositivo
QDOS IO_OPEN,2 Abrir stream
*
* Imprimir etiqueta
*
MOVEQ #18,D2 Longitud del string
MOVEQ #-1,D3 Timeout infinito
LEA.L PROMPT,A1 Puntero a string
QDOS IO_SSTRG,3 Imprimir la etiqueta
*
* Leer entrada
*
LEA.L BUFFER,A3 Puntero al buffer de entrada
LEA.L 2(A3),A1 Saltar la primera palabra
MOVEQ #30,D2 Longitud del buffer
QDOS IO_FLINE,3 Leer input, d1 obt. / estab.
* nbytes leidos
MOVE.W D1,(A3) Grabar los n bytes de la lectura
*
* Print message
*
MOVEQ #6,D2 Longitud del texto
MOVEQ #-1,D3 Timeout infinito
LEA.L MESS,A1 Puntero al mensaje
QDOS IO_SSTRG,3 Imprimir mensaje
MOVEQ #0,D2 Borrar D2
MOVE.W (A3),D2 Longitud del nombre
LEA.L 2(A3),A1 Puntero al nombre
QDOS IO_SSTRG,3 Imprimir nombre
*
* Hacer limpieza
*
TIDYUP
*
* Sección de datos
*
BUFFER DS.W 1
DS.B 30
DEVNAME DC.W 4
DC.B 'CON_'
MESS DC.B 'Hello '
PROMPT DC.B 'Enter your name : '
*
END
Comentarios:
Como veis, prácticamente sigue el mismo esquema que el ejemplo anterior, hace el uso de macros para llamadas estándar al QDOS y una macro para la limpieza y finalización del programa. El juego de instrucciones del 68000 empleadas en este ejemplo son las mismas que en los ejemplos anteriores.
Para la salida de la cadena por pantalla usa:
TRAP 3 con IO_SSTRG ($07) en D0, la longitud de la cadena en D2 y el puntero del string a imprimir en A1.
Para la entrada por teclado de nuestro “input” usa:
TRAP 3 con IO_FLINE ($02) en D0, la longitud del buffer en D” y el puntero al buffer de entrada en A3. Este TRAP nos deposita en la dirección de memoria apuntada por A3 el número de bytes leídos y a continuación los bytes de la cadena que hemos tecleado.
La siguiente figura nos muestra la ejecución de este ejemplo.
Ya hemos visto en los anteriores ejemplos como mostrar cadenas de texto, cómo llamar al QDOS y cómo realizar la entrada salida por consola. En el siguiente programa, también extraído del manual de Metacomo veremos cómo realizar otra función típica en todo programa, esto es la iteración de un bucle un número determinado de veces.
El programa consiste en mostrar por pantalla el contenido de una zona de la memoria de nuestro sistema. Comencemos mostrando el listado del programa (listado 4)
Listado 4, impmem_asm.
*
* Códigos de llamadas al QDOS
*
MT_FRJOB EQU $05
IO_OPEN EQU $01
IO_CLOSE EQU $02
IO_SBYTE EQU $05
IO_SSTRG EQU $07
NADDR EQU 100
*
* Macros
*
QDOS MACRO
MOVEQ #\1,D0
TRAP #\2
ENDM
*
TIDYUP MACRO
QDOS IO_CLOSE,2 Cerrar canal
MOVEQ #-1,D1
MOVEQ #0,D3 Cancelar este job
QDOS MT_FRJOB,1
*
* En caso de CALL desde SuperBASIC
MOVEQ #0,D0 C–digo de retorno - todo OK
RTS
ENDM
*
* Programa principal
*
* Abrir stream
MOVEQ #-1,D1 Job actual
MOVEQ #2,D3 Dispositivo exclusivo
LEA.L DEVNAME,A0 Puntero a nombre de dispositivo
QDOS IO_OPEN,2 Abrir stream
*
LEA.L $28000,A4 Dirección de comienzo
MOVEQ #(NADDR-1),D4 (no. de direcciones a ser
* examinadas -1)
*
* Bucle principal
*
LOOP
*
* Imprimir dirección con 8 dígitos en hexadecimal
MOVEQ #10,D2 Longitud del string
MOVEQ #-1,D3 Tiempo de espera infinito
LEA.L MESS1,A1 Puntero al stream
QDOS IO_SSTRG,3 Imprimir string
*
MOVE.L A4,D1 Dirección en D1
BSR WRITE32BITS Imprimir dirección
*
* Imprimir contenido de esa dirección de memoria
MOVEQ #14,D2 Longitud del texto
MOVEQ #-1,D3 Timeout infinito
LEA.L MESS2,A1 Puntero al string
QDOS IO_SSTRG,3 Imprimir string
*
MOVE.L (A4)+,D1 Puntero a D1 e inc. puntero
*
BSR WRITE32BITS Imprimir contenido
*
* Salida L/F
MOVEQ #$0A,D1 L/F en D1
BSR WRITECHAR Escribir el carŒcter
*
* ´Se han examinado todas las direcciones? si no, ir a LOOP
DBRA D4,LOOP
*
* Hacer limpieza
*
TIDYUP
*
*
WRITE32BITS
SWAP D1
BSR.S WRITE16BITS Escribir los 16 bit sup. y bajar
SWAP D1 a los 16 bits inferiores
*
WRITE16BITS ROR.W #8,D1
BSR.S WRITE8BITS Escribir 8 bits (de 16) y bajar
ROL.W #8,D1 hasta escribir los 8 bits más
* bajos
*
WRITE8BITS ROR.B #4,D1
BSR.S WRITE4BITS Escribir 4 bit sup (de 8) y bajar
ROL.B #4,D1 hasta escribir 4 bits inferiores
*
*
WRITE4BITS MOVE.L D1,-(SP) Grabar D1 en la pila
ANDI.B #$0F,D1 Máscara para ret. 4 bits inf.
ADDI.B #'0',D1 Añadir carácter cero
CMPI.B #'9',D1 Si > qué carácter 9
BLS.S WRITE4BITS1 No, entonces escribir carácter
ADDI.B #'A'-'9'-1,D1 Si, convertir a rango A-F
WRITE4BITS1
BSR.S WRITECHAR
MOVE.L (SP)+,D1 Restablecer D1
RTS
*
*
WRITECHAR
MOVEM.L D0/D3/A1,-(SP) Grabar registros en la pila
MOVE.L #-1,D3 Timeout infinito
MOVEQ #IO_SBYTE,D0 Code a enviar 1 byte
TRAP #3 Byte a ser enviado en D1
MOVEM.L (SP)+,D0/D3/A1 Restablecer registros
RTS
*
*
* Sección de datos
*
DEVNAME DC.W 4
DC.B 'CON_'
MESS1 DC.B 'Address : '
MESS2 DC.B ' Contents : '
*
END
Comentarios:
Este nuevo programa emplea básicamente todo lo que hemos estudiado hasta estos momentos pero introduce dos construcciones importantísimas para el desarrollo de programas en ensamblador.
La primera de las construcciones es el equivalente a los bucles FOR (aunque se pueden hacer todo tipo de bucles con esta construcciones WHILE, …). Estos bucles tienen el siguiente esqueleto:
MOVEQ #N,D4 “Contador” de iteraciones
ETIQUETA
. . . Sección1
. . .
DBRA D4,ETIQUETA
La instrucción fundamental en este recorte de código es la sentencia DBRA que en la mayoría de los ensambladores equivale también a DBF. Esta instrucción y otras pertenecen a la familia de instrucciones tipo DBcc donde cc hace referencia al código de condición del registro de estado del 68000. Estos códigos de condición pueden ser por ejemplo CC (acarreo a cero), EQ (igual a), LE (menor que), RA- (falso), …
En nuestro recorte de código anterior, la sentencia DBRA D4,ETIQUETA provoca que la ejecución del programa salte a ETIQUETA hasta que D4 sea igual a -1, si no es así entonces D4 se decrementa (D4 -1). En nuestro ejemplo el trozo de código “Sección1” (localizado entre ETIQUETA y DBRA) se ejecutará N veces.
La segunda construcción de interés en nuestro ejemplo es la construcción equivalente a llamar a una subrutina (algo así como el DEFine PROCedure de SuperBASIC). Esta construcción tiene el siguiente esqueleto.
BSR ETIQUETA
. . . sección_1
. . .
ETIQUETA
. . . sección_2
. . .
RTS
En nuestro recorte de código, el programa cuando llega a la instrucción BSR (Branch to SubRoutine) deriva el hilo de la ejecución a la zona de código marcada como ETIQUETA y ejecutará la seccion_2. Una vez que la ejecución llegue a RTS (ReTurn from Subroutine) el hilo de ejecución retornará a la línea siguiente a la instrucción que hizo la llamada y continuará en sección_1. Es responsabilidad del programador conservar el estado de los registros en la llamada y recuperarlos cuando se retorna (para ello nos ayudaremos de la pila del usuario).
Existen variantes de la instrucción RTS que restauran de forma automática el registro de estado, también el 68000 nos ofrece facilidades para almacenar en una sola instrucción los registros deseados en la pila, así como facilidades para recuperar dichos datos de la pila posteriormente.
La siguiente imagen muestra el programa en acción.
Le llega el turno al último programa de ejemplo en este recorrido por el lenguaje ensamblador para el 68000. Es un ejemplo extraído del manual del Assembler Development Kit de Metacomco (como no). El programa nos muestra una caja en la pantalla en cuyo interior se muestra una cadena de texto que va haciendo scroll horizontal cuando dicho cuadro no está en movimiento. Con las teclas cursor arriba, cursor abajo, cursos derecha y cursor izquierda podemos desplazar la caja sobre la pantalla. Empleando las teclas ALT-cursor arriba, ALT-cursor abajo, ALT-cursos derecha y ALT-cursor izquierda podemos alterar el tamaño de la caja en altura y anchura. También se lleva un control sobre los límites del área de dibujo para que los desplazamientos no se salgan del área preestablecida para el movimiento de la caja.
Veamos el listado de este programa.
Listado 5, cajascr_asm.
*
* Sección de constantes
*
*
TTL Demostración - constantes
*
* Llamadas QDOS
*
* Códigos Trap #1
*
MT_FRJOB EQU 5
*
* Códigos Trap #2
*
IO_OPEN EQU 1
IO_CLOSE EQU 2
*
* Códigos Trap #3
*
IO_FBYTE EQU 1
IO_SBYTE EQU 5
SD_BORDR EQU $C
SD_WDEF EQU $D
SD_CURE EQU $E
SD_PIXP EQU $17
SD_PAN EQU $1B
SD_CLEAR EQU $20
SD_SETIN EQU $29
SD_SETSZ EQU $2D
*
* Colores
*
C_GREEN EQU 4
C_WHITE EQU 7
C_CHAR1 EQU C_GREEN
C_CHAR2 EQU C_WHITE
*
* Códigos de teclas
*
K_ENTER EQU $0A
K_SPACE EQU $20
K_UP EQU $D0
K_DOWN EQU $D8
K_LEFT EQU $C0
K_RIGHT EQU $C8
K_ALT_UP EQU $D1
K_ALT_DOWN EQU $D9
K_ALT_LEFT EQU $C1
K_ALT_RIGHT EQU $C9
*
* Algunas constantes útiles
*
CHWIDTH EQU 16
CHHEIGHT EQU 20
MINH EQU CHHEIGHT+2
MINW EQU CHWIDTH*6+4
MAXX EQU 512-CHWIDTH-4
MAXY EQU 256-CHHEIGHT-2
BWIDTH EQU 1 Ancho del borde de la ventana
WIDTH EQU MINW
HEIGHT EQU MINH
X EQU 304
Y EQU 200
*
* Nombres para registro
*
WW EQUR D4 Ancho y alto de la ventana
WH EQUR D5 actual
WX EQUR D6 Posición X,Y de la esquina
WY EQUR D7 superior izquierda
PAGE
TTL Demostración - Macros
SPC 2
*
* Macros
*
SPC 2
*
* Una llamada genƒrica para el posicionamiento del cursor, scrolling
* panning, etc. El timeout es infinito y se asume que A1 contiene
* el canal a la pantalla
*
SCROPS MACRO
MOVEQ #\1,D1
MOVEQ #\2,D2
MOVEQ #\3,D0 Opcode en D0
MOVEQ #-1,D3 Timeout
LEA.L WINDOW,A1 Dirección del bloque de ventana
TRAP #3 Hacerlo
ENDM
SPC 2
*
* Una llamada generalizada para peticiones al QDOS
*
QDOS MACRO
MOVEQ #\1,D0 Código del trap
TRAP #\2
ENDM
*
TIDYUP MACRO
QDOS IO_CLOSE,2 Cerrar el canal de la consola
MOVEQ #-1,D1
MOVEQ #0,D3 Cancelar este job
QDOS MT_FRJOB,1 Terminar este job
*
* En caso de uso de CALL
MOVEQ #0,D0
RTS
ENDM
*
PAGE
TTL Demotración - Programa principal
*
* Programa principal
*
INIT
*
* Abrir el stream de consola
*
MOVEQ #-1,D1 Job actual
MOVEQ #2,D3 Dispositivo exclusivo
LEA.L DEVNAME,A0 Puntero al nombre del dispositivo
QDOS IO_OPEN,2 Abrir canal, ID en A0
*
* Establecer la ventana por defecto
SCROPS 3,1,SD_SETSZ Caracteres grandes
SCROPS 0,0,SD_CURE Activar cursor
*
* Inicializar la sección de ventana
*
MOVE.W (A1)+,WW Ancho
MOVE.W (A1)+,WH Alto
MOVE.W (A1)+,WX X
MOVE.W (A1)+,WY Y
LEA.L LOGO,A4 Uar A4 para apuntar al carŒcter acutal
LEA.L LOGOE,A5 y A5 para mantener el final
BRA SETWIN9 Mostrar ventana y entrar en el bucle
*
* Bucle principal
*
SETWINDOW
BSR VDU_RDCH Obtener carácter o espera
BEQ.S SETWIN0 Carácter leído, tratarlo
*
* No se ha tecleado carácter todavía, manejar el scroll del texto
*
SCROPS -CHWIDTH,0,SD_PAN
MOVE.B 10(A4),D1 Obtener color para este carácter
QDOS SD_SETIN,3 Cambiar color
MOVE.B (A4)+,D1 Obtener carácter
QDOS IO_SBYTE,3 Imprimir carácter (A0 tiene Id canal)
BSR SETCURSOR Cursor atrás
CMPA.L A4,A5 Se ha alcanzado el final?
BNE.S SETWINDOW No, fantástico
LEA.L LOGO,A4
*
* Manejar el movimiento de la ventana
*
SETWIN0
CMPI.B #K_ENTER,D1 Tecla ENTER?
BEQ FINISH Fin de programa
CMPI.B #K_SPACE,D1 Tecla ESPACIO?
BEQ SETWIN9 Si, redibujar la ventana
SETWIN1
CMPI.B #K_UP,D1 Tecla arriba?
BNE.S SETWIN2
CMPI.W #CHHEIGHT,WY Comprobar Y <= CHHEIGT
BLT.S SETWINDOW Si es as“ no alterar, esperar sig. car.
SUBI.W #CHHEIGHT,WY En caso contrario, tomar CHHEIGHT
BRA SETWIN9 Redibujar ventana
SETWIN2
CMPI.B #K_DOWN,D1 Tecla abajo?
BNE.S SETWIN3
MOVE.W WH,D3 D3 = Alto
ADD.W WY,D3 Añadirle a la Y
CMPI.W #MAXY,D3 Es Y + Alto >= MAXY ?
BGE SETWINDOW Si, espera por siguiente carácter
ADDI.W #CHHEIGHT,WY No, añadir CHHEIGHT a Y
BRA SETWIN9 Redibujar ventana
SETWIN3
CMPI.B #K_LEFT,D1 Tecla izquierda?
BNE.S SETWIN4
CMPI.L #CHWIDTH,WX Es X < ancho ?
BLT SETWINDOW Si, entonces ignorar
SUBI.W #CHWIDTH,WX X=X-ancho
BRA.S SETWIN9 Redibujar ventana
SETWIN4
CMPI.B #K_RIGHT,D1 Tecla derecha?
BNE.S SETWIN5
MOVE.W WW,D3 Ancho
ADD.W WX,D3 sumar X
CMPI.W #MAXX,D3 Es el final de la pantalla?
BGE SETWINDOW Si, ignorar
ADD.W #CHWIDTH,WX X=X+ancho
BRA.S SETWIN9 Redibujar ventana
SETWIN5
CMPI.B #K_ALT_UP,D1 ALT+tecla arriba?
BNE.S SETWIN6
CMPI.W #MINH,WH Es alto<=MINH?
BLE SETWINDOW Si, ignorar
SUB.W #CHHEIGHT,WH Alto=Alto-CHHEIGHT
BRA.S SETWIN9 Redibujar la ventana
SETWIN6
CMPI.B #K_ALT_DOWN,D1 ALT+tecla abajo?
BNE.S SETWIN7
MOVE.W WH,D3 Alto
ADD.W WY,D3 Añadir Y
CMPI.W #MAXY,D3 Es Alto + Y >= MAXY ?
BGE SETWINDOW Si, ignorar
ADD.W #CHHEIGHT,WH Alto = alto = CHHEIGHT
BRA.S SETWIN9
SETWIN7
CMPI.B #K_ALT_LEFT,D1 ALT+tecla izquierda ?
BNE.S SETWIN8
MOVE.W WW,D3 Ancho
SUB.W #CHWIDTH,D3 Menos CHWIDTH
CMPI.W #MINW,D3 Es <= MINW ?
BLT SETWINDOW Si, ignorar
SUB.W #CHWIDTH,WW Reducir ancho
BRA.S SETWIN9 Redibujar ventana
SETWIN8
CMPI.B #K_ALT_RIGHT,D1 ALT+tecla derecha ?
BNE SETWINDOW
MOVE.W WW,D3 Ancho
ADD.W WX,D3 Sumar X
CMPI.W #MAXX,D3 Es >= MAXX
BGE SETWINDOW Si, ignorar
ADD.W #CHWIDTH,WW Incrementar ancho
SETWIN9
SCROPS 0,1,SD_BORDR Elimiar borde antiguo
SCROPS 0,0,SD_CLEAR Y borrar ventana antigua
LEA.L WINDOW,A1 Obtener la dirección del buffer
MOVE.W WW,(A1)+ Restablecer ancho
MOVE.W WH,(A1)+ Restablecer alto
MOVE.W WX,(A1)+ Restablecer X
MOVE.W WY,(A1) Restablecer Y
SCROPS C_WHITE,BWIDTH,SD_WDEF Redefinir ventana
SCROPS 0,0,SD_CLEAR Borrar
BSR.S SETCURSOR Cursor a la posición correcta
LEA.L LOGO,A4 Reset puntero a carácter
BRA SETWINDOW Regresar y obtener siguiente tecla
*
* Limpieza
*
FINISH
TIDYUP
*
* Posición del cursos al lugar estándar (PIXP especifica ventana relativa)
*
SETCURSOR
MOVEQ #0,D2 Cursor en posición superior
MOVE.W WW,D1 Borde derecho coordenadas-x
SUBI.W #CHWIDTH*2+5,D1 Dos car. separado del borde
MOVEQ #-1,D3 Timeout
QDOS SD_PIXP,3 Posición del cursor
RTS
*
* Leer un carácter del teclado
*
VDU_RDCH
MOVEQ #30,D3 Algún tiempo de espera
QDOS IO_FBYTE,3 Obteher carácter en D1.B (A0 id canal)
TST.L D0 Comprobar timeout=0 si car. tecleado
RTS
*
* Area de datos
*
* Window co-ordinates
*
WINDOW DC.W WIDTH
DC.W HEIGHT
DC.W X
DC.W Y
*
DEVNAME DC.W 22
DC.B 'CON_100x22a304x200_128'
LOGO DC.B 'MetaComCo'
LOGOE DC.B C_CHAR1,C_CHAR2,C_CHAR2,C_CHAR2
DC.B C_CHAR1,C_CHAR2,C_CHAR2
DC.B C_CHAR1,C_CHAR2,C_CHAR2
*
END
Comentarios:
Este programa es bastante más largo pero más completo. Nos muestra cómo controlar las teclas del cursor del teclado. Hace uso extensivo de subrutinas y macros ya comentados en ejemplos anteriores y además incluye algunos nemotécnicos nuevos con el fin de sumar y restar valores. Entre estos nemotécnicos nuevos están:
ADD y sus variantes ADDI, empleadas para operaciones de suma.
SUB y sus variantes SBBI, empleadas para operaciones de resta
CMP y CMPI, empleadas para ejecutar comparaciones entre registros y/o posiciones de memoria.
Otro aspecto a destacar en éste último ejemplo es el empleo de ciertas directivas del compilador, como por ejemplo PAGE, TTL, SPC, … Estas directivas no forman parte del juego de instrucciones del 68000 sino que son propias del ensamblador. Sirve para dirigir las acciones del propio ensamblador y muchas de ellas son de uso común.
A continuación una imagen del programa en acción.
Para terminar se detallan una lista casi completa de las directivas del ensamblador a modo de resumen (no forman parte del juego de instrucciones del 68000). Se muestran con ejemplos, algunas ya han sido comentadas, otras son nuevas. Esta relación ha sido extraída de la revista Qlave en uno de sus primeros números donde se hacía un análisis en profundidad del ensamblador de Metacomco.
ORG #30000 Indica origen absoluto del programa o los datos en #30000. Será preciso cargar lo etiquetado así con LBYTES.
RORG O Indica origen relativo del programa, de forma que el contador de programa es colocado a ese valor y las instrucciones que le siguen se sitúan de forma relativa a éste. Si no indicamos nada es como si hubiésemos colocado este RORG 0 con lo que el PC tiene el valor 0 inicialmente. Los programas que contienen éste son ejecutables vía EXEC. Habitualmente no se suele colocar ORG ni RORG con lo que el programa es ejecutable tanto vía EXEC como por CALL (previo LBYTES).
SIZE 1000 Indica el espacio de datos a reservar como interno al programa, recordar que todo programa ejecutable por EXEC debe contener espacio necesario para sus datos y el stack. Si no se incluye se supone un espacio de 500 octetos.
END Se coloca para indicar el fin del programa, si no se coloca genera un mensaje tipo Warning al finalizar el compilado.
EQU Asigna el valor de la expresión del campo a la etiqueta colocada en la instrucción. La asignación es permanente y la expresión no debe contener referencia a otras zonas del programa (ejemplo CASA EQU 12000, CASA tiene el valor 12000 en toda la ejecución del programa, dicho valor no se puede cambiar).
EQUR Permite asignar a un nombre creado por nosotros uno de los registros del procesador, no es posible renombrar SR, CCR, USP. La asignación es permanente y no es redefinible en ninguna otra zona del programa. En el ejemplo se asigna el nombre DATO a D0, Ej: DATO EQU D0.
SET Permite asignar a una etiqueta una expresión de igual forma que lo hace EQU con la diferencia de que el valor puede ser alterado a lo largo del programa. La expresión no deberá contener referencia a otras zonas del programa. Ej: CASA SET 12000, asigna 12000 a CASA.
DC Defina valores constantes en un programa, pueden tener un número indefinido de operandos separados por comas. Son semejantes a los DATAS de un programa BASIC Es preciso asignarles la especificación de Byte, Palabra o Palabra Larga. Se les puede colocar una etiqueta de forma que una referencia a este espacio de datos desde el programa se hace por medio de la etiqueta.
CASA DC.B 6,7,8,9,4
MESA DC.W 240, 300
ASA DC.L 70000
De esta forma si sitúo el registro A0 en CASA, con LEA CASA,A0 la celdilla de memoria a la que apunta A0 contendrá 6, la celdilla a la que apunta A0+1 contendrá 7, A0+2 8 ... De igual modo si hago LEA MESA,A0 , la celdilla a la que apunta A0 contendrá 240, A0+2 contendrá 300.DS Permiten reservar zonas de memoria vacías que posteriormente serán rellenadas con datos. Igual que las anteriores las referencias a las mismas se realizarán vía la etiqueta.
CASA DS.B 5 Reserva 5 octetos de memoria
MESA DS.W 4 Reserva 4 palabras (8 octetos)
ASA DS.L 2 Reserva 2 palabras largas (8 octetos)PAGE Avanza el listado en ensamblador hasta la siguiente página. Este comando no aparece en los listados generados.
LIST Hace que a partir de donde esté los comandos sean listados. Por defecto se genera siempre listado.
NOLIST Desactiva el listado de forma que los comandos que le siguen no son listados hasta que aparezca LIST.
SPC Hace que aparezcan las líneas en blanco que se deseen en un listado. Ej: SPC 10 , si deseamos 10 líneas en blanco.
NOPAGE Desactiva el avance de página y la colocación de cabecera en los listados.
LLEN Coloca la longitud de na liena en listado ensamblador, la longitud debe estar entre 60 y 132. El defecto es 132. Ej: LLEN 90.
PLEN Coloca la longitud de la página de listado. El valor debe estar entre 24 y 100. El defecto es 60.
TTL Asigna una cadena como título de un programa. Será reproducida cada avance de página. La cadena no deberá tener más de 40 caracteres. Ej: TTL Programa ensamblador.
NOOBJ Desactiva la generación de código objeto hasta el fin del programa aun cuando se haya indicado un fichero en el inicio de la ejecución del compilador.
FAIL Genera un error de usuario.
CNOP Permite que una sección de código sea alineada a un límite determinado. En particular permitirá que una estructura de datos se alinee a un límite de palabra larga.
CNOP 0,4 alinea el código al límite de la próxima palabra larga.
CNOP 2,4 alinea el código a un límite de palabra de 2 bytes antes de la más cercana alineación de palabra larga.IFEQ
IFNE Permite activar o desactivar el ensamblado dependiendo del valor de la expresión. Así si el operando es cero (EQUAL), IFEQ activa el ensamblado si no lo fuera lo desactivaría. IFNE se comporta de modo contrario.ENDC Marca el fin del un ensamblado condicional de las características mencionadas arriba.
MACRO Marca el comienzo de una macro-definición, ejemplos de ellas se pueden ver en los ejemplos de este artículo. Contienen un conjunto de instrucciones que se ejecutan cada vez que se la llama tecleando la etiqueta que se coloca a su comienzo. Son semejantes a las funciones y procedimientos del SuperBasic. De igual forma admiten parámetros. Para indicar un parámetro se coloca un símbolo #seguido por el número del parámetro que llevemos usados; 1 o 2 o ... Dentro de una macro definición no se puede comenzar la definición de otra macro, es preciso definirlas separadamente y es posible que una macro use otras macros, ahora bien hay un límite en el nivel de anidación que se puede usar, este nivel es de diez.
ENDM Indica el fin de la macro-definición.
MEXIT Permite forzar la salida de una macro durante su ejecucion. Se suele usar conjuntamente con IFEQ y IFNE.
XDEF Nos ayuda a crear ficheros que pueden ser lincados entre si por el lincador incluido en el paquete. Así podemos encontrarnos un fichero:
XDEF DECIMAL,SIST,EV
Esto nos indica que este fichero contiene las definiciones de tres subrutinas que podrán ser usadas por otros programas. DECIMAL, SIST, EV son las etiquetas que habremos colocado al comiento de la subrutinas.XREF Es el comando que debemos incluir en el caso de que en un fichero vayamos a usar subrutinas que no estén escritas en el programa y que se incluirán más tarde al enlazar éste fichero con el que contenga esas rutinas.
GET Permite insertar ficheros externos en el fichero fuente actual. Ver que esto es completamente distinto a las referencias anteriores ya que aquí se inserta código fuente mientras que antes enlazábamos código objeto. Este comando es útil para insertar ficheros.
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