Загрузка программ в ПЭВМ

COM и EXE программы. Исполняемые программные файлы в MS DOS делятся на два класса:

- многосегментные (.EXE) файлы;

- односегментные (.COM) файлы.

Приведем сравнение этих файлов по четырем характеристикам (табл. 6.1). Загрузка COM программы осуществляется по следующему алгоритму.

1. Распознав.COM файл, настраивающий загрузчик MS DOS запрашивает свободную память.

2. В предоставленную память он размещает PSP.

3. Читает COM файл в PSP + 100h.

4. Устанавливает указатель стека SP в конец сегмента. Если объем сегмента не меньше 64 Кбайт, то в SP будет установлен адрес FFFE.

5. В вершину стека заносится нулевое слово.

6. В DS, ES, SS заносится начало PSP и выдается команда перехода jmp на адрес начала программы (100h). По этой команде в CS будет помещен адрес начала PSP и в IP запишется 100h, что вызовет выполнение команды по CS:100h. Этот адрес, являющийся началом программы, должен содержать выполнимую команду.

Таблица 6.1

Характеристика	EXE файл	COM файл
Размер	Зависит от количества доступной памяти. При одинаковых командах длина файла.EXE больше длины.COM из-за наличия заголовка в первом	64 Кбайта, определяемый максимальным значением одного сегмента.
Точка входа	Где угодно	100h (конец PSP)
Стековый сегмент	Требуется	Не допустим. Выделяется от начала PSP. SP устанавливается на конец сегмента.
Содержимое стекового сегмента при входе	Пусто	Нулевое слово для обеспечения возврата на int 20h
Атрибут точки входа	FAR	NEAR
Сегмент данных	Обычно существует отдельный сегмент	Поля данных в кодовом сегменте располагаются обычно после jmp, обходящее эти поля.
PSP	Вне программы и находится по DS: 0 и ES: 0	В первых 256 байтах адресуемых через CS, DS, SS и ES.

Такой способ загрузки позволяет при окончании программы командой RET NEAR (так как PROC выдается с атрибутом NEAR) передать управление на нулевое слово в PSP, где находится команда int 20h, обеспечивающая выход в DOS.

Заголовок EXE файла имеет минимальный размер в 512 байтов. Заголовок состоит из двух частей:

описание EXE файла;

таблица перемещений.

Таблица перемещения предназначена для настройки адресов сегментов во всех полях, где используются длинные адреса (<сегмент>:<смещение> - по записи на Ассемблере, <смещение>:<сегмент> - по расположению в ОП). Эту таблицу создает линкер и размещает перед программными сегментами.

Структура описания EXE файла представляет первый сектор файла (табл. 6.2). Таблица перемещения содержит элементы из двух полей: смещение (смещ.) и относительный адрес сегмента от начала программы в параграфах (смещение). Поскольку EXE файл может быть загружен с любого параграфа памяти, все абсолютные ссылки между сегментами:

- CALL FAR и JMP FAR;

- далекие ссылки (DD <имя переменной в другом сегменте>);

- ссылки типа MOV AX,< имя сегмента >,

в которых присутствует параграф сегмента, должны быть приведены к адресам памяти, соответствующим загрузке.

Линкер на месте адреса сегмента формирует только смещение его от начала размещения модуля в памяти. В элементе перемещения указан относительный адрес в файле сегмента и смещение внутри сегмента расположения сегментной части адресной ссылки.

Загрузка EXE программы осуществляется по следующему алгоритму.

1. Распознав EXE файл, настраивающий загрузчик MS DOS запрашивает свободную память.

2. Создает PSP в начале запрашиваемой памяти.

3. Читает описание EXE файла (первые 1ch байтов) в локальную область памяти.

4. Определяет размер модуля в байтах (число 512-байтовых страниц):

{(смещ.4) * 512 - (смещ.8) * 16 - (смещ.2)},

где (смещ.х) - содержимое поля со смещением х от начала описания.EXE файла; 512 - длина заголовка в параграфах, 16 - число байтов в последнем блоке.

Таблица 6.2

Смещение	Длина	Описание поля
		"Подпись" файла.EXE ('MZ' = 4Dh, 5ah)
		Число байтов в последнем блоке.EXE файла
		Число 512 - байтовых блоков (страниц), включая заголовок
		Число элементов в таблице перемещения
		Длина заголовка в параграфах (16-и байтовых блоков)
0ah		Минимум требуемой памяти за концом программы в параграфах
0ch		Максимум требуемой памяти за концом программы в параграфах. Если максимум равен 0, то программа загружается в старшие адреса доступной памяти, обеспечивая минимум требуемой памяти за концом программы. Если максимум равен FFFF, то программа загружается с младших адресов. Иные значения обеспечивают максимальное число параграфов за концом программы
0eh		Относительный адрес сегмента стека в выполняемом модуле (в параграфах) задает начало стека. Используется для установки SS
10h		Значение регистра SP (указателя стека) при запуске. Задает его конец (начальную вершину, которая при записи в стек убывает в направлении SS)
12h		Контрольная сумма (отрицательная сумма всех слов в файле)
14h		Значение регистра IP (указателя команд) при запуске. Назначается по директиве END
16h		Относительный адрес 1-го исполняемого кодового сегмента в параграфах. Используется для установки CS
18h		Смещение в файле таблицы перемещения (часто 1ch)
1ah		Номер оверлея (0 для главного сегмента, являющегося резидентным)
1ch	?	Обычно начало таблицы перемещения. Начало указано по смещению 18h. Имеет число элементов, указанное по смещению 6
?	?	Пропуск до границы параграфа
?	?	Начало образа программы

5. Определяет начало образа программы в файле в виде файлового смещения (смещение от начала файла): (длина заголовка в параграфах) * 16.

6. Фиксирует стартовый сегмент для загрузки программы (обычно адрес за PSP в параграфах: параграф(PSP) + 10h).

7. Читает образ программы с файлового смещения в ОП по адресу: стартовый сегмент: 0000.

8. Подводит файл на начало таблицы перемещения.

9. Для каждого элемента перемещения:

считывает элемент перемещения как два 16-битных слова (I_смещ, I_сегмент, где I-отличительный признак обозначения);

вычисляет сегмент перемещаемой ссылки в параграфах: стартовый сегмент + I_сегмент;

извлекает слово по адресу: сегмент перемещаемой ссылки:I_смещение, т.е. читает текущее значение;

прибавляет стартовый сегмент к этому слову (выполняет привязку сегмента);

помещает результат обратно по адресу: сегмент перемещаемой ссылки:I_смещение;

10. Распределяет память для программы согласно минимуму и максимуму требуемой памяти за концом программы.

11. Инициализирует регистры и запускает программу:

ES = DS - параграф PSP;

AX - отражает корректность идентификаторов дисков в командной строке;

SS - стартовый сегмент + относительный адрес сегмента стека в параграфах;

SP - значение регистра SP из смещения 10h;

стартовый сегмент + относительный адрес кодового сегмента помещает в стек;

значение регистра IP помещает в стек;

выдает команду RETF, по которой будет передано управление программе, так как эта команда из верхушки стека пересылает слово в IP, следующее слово - в CS и заканчивает выполнение команды.

Эти действия выполняются следующей последовательностью команд ОС:

PUSH сегмент

PUSH OFFSET точка входа

RETF

Распределение стандартной памяти в MS DOS. В младших адресах ОП размещается MD DOS. Затем размещаются резидентные программы по командам DEVICE= из CONFIG.SYS. Далее следует резидентная часть COMMAND.COM. При загрузке программы MS DOS помещает программы, как правило, в младшую область памяти. Обычно это сразу за резидентной частью COMMAND.COM. Чаще всего вся память до верхней границы ОП будет отведена программе (до 640 Кбайт), если в справочнике EXE не указана верхняя граница программы.

Лишнюю часть можно освободить и использовать ее для своих нужд (например, загрузить и запустить другую программу). Драйверы и резидентные программы обязаны всегда освобождать неиспользуемую память, чтобы было куда загружать другие программы. Для этого надо знать необходимую память для своей программы вместе с блоком PSP. Способ определения истинного размера необходимой памяти различен для EXE и COM программ.

Для EXE программы следует включить в программу пустой сегмент, расположив его после всех сегментов. Многие линкеры упорядочивают между собой сегменты по их имени. Поэтому дополнительному пустому сегменту лучше дать имя ZZZ.

После загрузки программы в ОП в ES и DS находится сегментный адрес PSP. Если ES не был модифицирован, то его можно использовать как нижнюю границу программы. Если и DS и ES были модифицированы, адрес PSP можно узнать через функцию 62h прерывания 21h.

Для определения размера программы понадобятся следующие строки:

…

mov AX,ZZZ; сегментный адрес конца программ

mov BX,ES; или mov BX,DS или mov AH,62h и int 21h

sub AX,BX; в AX размер программы в параграфах.

ZZZ Segment; фиктивный сегмент

Дата добавления: 2015-10-02