Программирование вывода в цветном графическом режиме на ассемблере

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

Постановка задачи

Блок-схема

Вывод информации на экран в графическом режиме

Исходный код

Компиляция исходного кода

Пояснение исходного кода отладкой

Ввод программы в ЭВМ

Заключение



Введение

Ассемблерные программы очень эффективны. Программисты, с равными навыками и способностями, работающими на языке ассемблер, создают программу более компактную и быстродействующую, чем такую же программу, написанную на языке высокого уровня. К сожалению, по мере возрастания размеров, программы на языке ассемблера теряют часть своих преимуществ. Это происходит из-за необходимого в ассемблерной программе внимания к деталям. Как будет видно далее, язык ассемблер требует планирования каждого действия компьютера. В небольших программах это позволяет оптимизировать работу программы с аппаратными средствами. В больших же программах огромное количество деталей может помешать вам эффективно работать над самой программой, даже если отдельные компоненты программы окажутся очень неплохими. Безусловно, программирование на языке ассемблера отвечает потребностям не каждой программы.

Программы на языке ассемблера очень точны. Поскольку этот язык позволяет программисту непосредственно работать со всем аппаратным обеспечением, ассемблерная программа может делать то, что недоступно никакой другой программе. Несомненно, что в программировании устройств ввода-вывода, где требуется контроль над отдельными разрядами регистров устройства, программирование на языке ассемблера - единственный подходящий выбор.

Ясно, что эффективность и точность языка ассемблера дают определенные преимущества. Но его детализированность создает и некоторые проблемы.

Конечно, мы должны пользоваться программами на языке ассемблера, когда нет другого способа написать программу. Например, программисты фирмы IBM писали с использованием процедур ассемблера все программы управления устройствами ввода-вывода для IBM PC. Для управления устройствами ввода-вывода и системой прерываний, потребовалась та точность языка ассемблера, которую не может обеспечить ни один другой язык программирования. Аналогично, на языке ассемблера в фирме IBM писались процедуры диагностики, которые должны проверять каждую деталь аппаратуры.

Язык ассемблера необходим также и в тех случаях, когда главными являются рабочие характеристики программы. Это может быть время исполнения или конечный размер программы. Библиотека математических процедур Фортрана - пример программы, требующей хороших характеристик, как в отношении времени, так и размера. Математические процедуры является частью любой программы на Фортране, поэтому они должны занимать как можно меньше места. Кроме того, эти процедуры управляют всеми математическими функциями в фортрановской программе и часто используются. Следовательно, они должны исполняться быстро.

Какая программа не подходит для языка ассемблера? Конечно, вы можете написать на нем любую программу, однако с большой программой лучше работать в языке высокого уровня, таком как Бейсик или Паскаль. Эти языки позволяют вам сосредоточиться на своей проблеме. Вам не приходится непосредственно иметь дело с тонкостями аппаратного оборудования и процессора.

Микропроцессоры корпорации Intel и персональные компьютеры на их базе прошли не очень длинный во времени, но значительный по существу путь развития, на протяжении которого кардинально изменялись их возможности и даже сами принципы их архитектуры.

В то же время, внося в микропроцессор принципиальные изменения, разработчики были вынуждены постоянно иметь в виду необходимость обеспечения совместимости новых моделей со старыми, чтобы не отпугивать потенциального покупателя перспективой полной замены освоенного или разработанного им программного обеспечения. В результате, современные микропроцессоры типа Pentium, обеспечивая такие возможности, как 32-битную адресацию почти неограниченных объемов памяти, многозадачный режим с одновременным выполнением нескольких программ, аппаратные средства защиты операционной системы и прикладных программ друг от друга, богатый набор дополнительных эффективных команд и способов адресации, в то же время могут работать (и часто работают) в режиме первых микропроцессоров типа 8086, используя всего лишь 1 мегабайт оперативной памяти, 16-разрядные операнды, т. е. числа в диапазоне до 65535 и ограниченный состав команд.

В настоящее время на персональных компьютерах типа IBM PC используются в основном два класса операционных систем (оба -- разработки корпорации Microsoft): однозадачная текстовая система MS-DOS и многозадачная графическая система Windows. Операционная система MS-DOS является системой реального режима; другими словами, она использует только средства процессора 8086, даже если она установлена на компьютере с процессором Pentium. Система Windows -- это система защищенного режима; она значительно более полно использует возможности современных процессоров, в частности, многозадачность и расширенное адресное пространство. Разумеется, система Windows не могла бы работать с процессором 8086, так как в нем не был реализован защищенный режим.

Соответственно двум типам операционных систем, и все программное обеспечение персональных компьютеров подразделяется на два класса: программы, предназначенные для работы под управлением MS-DOS (их часто называют приложениями DOS) и программы, предназначенные для системы Windows (приложения Windows). Естественно, приложения. DOS могут работать только в реальном режиме, а приложения Windows - только в защищенном.



Постановка задачи

Задание: разработка программы вывода в цветном графическом режиме на ассемблере. Для генерации цветных изображений в графическом режиме используются минимальные точки растра пиксели или пэлы. Целью выполнения данной курсовой работы является получение практических навыков работы программирования на языке ассемблера, изучение функций и компонентов данного языка.



Блок-схема программы

Рисунок 1

Размещено на http://www.allbest.ru

Вывод информации на экран в графическом режиме

Для генерации цветных изображений в графическом режиме используются минимальные точки растра пиксели или пэлы. Цветной графический адаптер CGA имеет три степени разрешения:

а) низкое разрешение (не поддерживается в ROM) обеспечивает вывод 100 строк по 160 точек (т.е. четыре бита на точку). Каждая точка может иметь один из 16 стандартных цветов;

б) среднее разрешение для стандартной цветной графики обеспечивает 200 строк по 320 точек. Каждый байт в этом случае представляет четыре точки (т.е. два бита на точку);

в) высокое разрешение обеспечивает 200 строк по 640 точек.

Поскольку в данном случае требуется 16К байт памяти, высокое разрешение достигается только в черно-белом (BW) режиме. Каждый байт здесь представляет восемь точек (т.е. один бит на точку). Нулевое значение бита дает черный цвет точки, единичное - белый.

В графическом режиме ROM содержит точечные образы только для первых 128 ASCII-кодов (Приложение 1). Команда INT 1Fh обеспечивает доступ к 1К байтовой области в памяти, определяющей остальные 128 символов (8 байт на символ). Отображение графических байтов в видеосигналы аналогично как для среднего, так и для высокого разрешения.

Графический режим обеспечивает низкое разрешение (не поддерживается в ROM), среднее разрешение (для цветной графики) и высокое разрешение (для черно-белой графики). Точка растра (минимальный элемент графического изображения) представляется определенным числом битов в зависимости от графического адаптера и разрешающей способности (низкой, средней или высокой). Для графики среднего разрешения на цветном графическом адаптере CGA можно выбрать четыре цвета, один из которых принадлежит к 16 возможным цветам, а три других формируют цветовую палитру.

Режим средней разрешающей способности.

При среднем разрешении каждый байт представляет четыре точки, пронумерованные от 0 до 3:

Байт: |C1 C0|C1 C0|C1 C0|C1 C0|

Пикселы: | 0 | 1 | 2 | 3 |

В любой момент для каждой точки возможны четыре цвета от 0 до 3. Ограничение в четыре цвета объясняется тем, что двухбитовая точка имеет четыре комбинации значений битов: 00, 01, 10 и 11.

Можно выбрать значение 00 для любого из 16 возможных цветов фона или выбрать значения 01, 10, и 11 для одной из двух палитр. Каждая палитра имеет три цвета: С1 С0 Палитра 0 Палитра 1. 0 0 фон 0 1 зеленый голубой 1 0 красный сиреневый 1 1 коричневый белый. Для выбора цвета палитры и фона используется INT 10h. Таким образом, если, например, выбраны фон желтого цвета и палитра 0, то возможны следующие цвета точки: желтый, зеленый, красный и коричневый. Байт, содержащий значение 10101010, соответствует красным точкам. Если выбрать цвет фона синий и палитру 1, то возможны цвета синий, голубой, сиреневый и белый. Байт, содержащий значение 00011011, отображает синюю, голубую, сиреневую и белую точки.

Режим записи 0

В простейшем случае режим записи 0 копирует данные процессора в каждую из четырех битовых плоскостей. Например, пусть по определенному адресу видеобуфера послано 11111111B и разрешены все биты и все битовые плоскости (т.е. ничто не маскировано описанными выше регистрами масок). Тогда каждый бит во всех четырех плоскостях будет установлен в 1, так что цепочка битов для каждой из соответствующих точек будет 1111B. Это означает, что 8 точек будут выведены в цвете 15, который изначально соответствует ярко-белому цвету, хотя регистры палетты позволяют, чтобы на самом деле это был любой из допустимых цветов.

Теперь рассмотрим тот же случай, но посылается значение 00001000B. Цепочка битов для точки 3 будет 1111, а для остальных - 0000, что соответствует черному (изначально). Поэтому в данном случае только точка 3 появится на экране (ярко-белая), а остальные 7 точек будут выключены. Даже если остальные 7 точек перед этим выводились в каком-то цвете, то теперь все они будут переключены на 0000.

Теперь рассмотрим другие цвета, кроме 1111B. Если Вы пошлете код палетты желаемого цвета в регистр маски карты, то регистр маскирует определенные битовые плоскости таким образом, что будет воспроизведен требуемый цвет. Например, если Вы хотите цвет с кодом 0100, то пошлите 0100 в регистр маски карты. Тогда битовые плоскости 0, 1 и 3 не будут изменяться. Когда Вы пошлете по нужному адресу 11111111B, то это значение будет помещено только в битовую плоскость 2 и цепочка битов для каждой точки будет 0100. Если Вы пошлете по этому адресу 00001000B, то точка 3 будет иметь цепочку битов 0100, а остальные точки - 0000.

Имеется, однако, одна сложность. Регистр маски карты запрещает изменение битовых плоскостей, но не обнуляет их. Предположим, что битовая плоскость 0 была заполнена единицами, а битовые плоскости 1 и 3 были заполнены нулями. Если Вы запретите изменения в этих трех плоскостях, а затем пошлете 11111111B по определенному адресу, то битовая плоскость 2 будет заполнена 11111111B, а битовая плоскость 0 сохранит свои единицы, поэтому результирующий код цвета каждой точки станет 0101B. Встречаются случаи, когда это свойство можно использовать для изменения цветов экрана. Но вообще говоря, необходимо очищать все четыре битовые плоскости (т.е. все четыре регистра задвижки) перед тем, как писать туда любые цвета кроме 1111B или 0000B. Это делается просто посылкой 0 по указанному адресу. Необходимо чтобы при этом была разрешена запись во все четыре битовые плоскости. Вышеприведенное обсуждение касалось одновременного вывода восьми точек. Если нужно вывести меньшее количество точек, то в этом случае, конечно, необходимо сохранить существующие данные для некоторых точек, а чтобы это было возможно текущее содержимое данного адреса сохраняется в регистрах задвижки. Затем используется регистр маски битов для маскирования тех точек, которые не должны изменяться. Если бит этого регистра сброшен в 0, то данные получаемые от процессора для этого бита игнорируются и вместо них используются данные, хранящиеся в регистрах задвижки. Равен ли этот бит в данных процессора 0 или 1 - не имеет значения; если Вы изменяете только бит 2, а все остальные маскированы, то данные, которые приходят от процессора могут быть 0FFH или 4H, или любое другое значение, для которого бит 2 установлен. Если бит 2 сброшен, то 0 помещается в этой позиции во всех разрешенных битовых плоскостях. Вообще говоря, программа должна сначала прочитать любую ячейку, в которую она собирается записать меньше чем 8 точек. Имеются два режима чтения и безразлично, какой из них выбран. Операция чтения загружает регистры задвижки четырьмя байтами данных для данного адреса памяти. Данные, возвращаемые процессору операцией чтения, могут быть отброшены.

До сих пор были рассмотрены самые простые возможности режима записи 0. При желании Вы можете делать намного более сложные манипуляции. Одна из возможностей состоит в модификации регистров задвижки с помощью логических операций перед записью. Для реализации этой возможности регистр вращения данных использует следующие биты:

биты 2-0 число вращений

4-3 00 данные не модифицируются

01 логическое И с регистром задвижки

10 логическое ИЛИ с регистром задвижки

11 исключающее ИЛИ с регистром задвижки

7-5 не используются

Число вращений, которое может быть от 0 до 7, показывает сколько битов данных должны вращаться перед тем, как поместить их в регистр задвижки. Обычно это значение равно нулю. Аналогично, биты 4-3, как правило, равны 00, кроме случаев, когда производятся логические операции. За счет манипуляций с этим регистром одни и те же данные могут давать различные цвета и изображения без дополнительной процессорной обработки. Регистр вращения данных индексируется посылкой 3 в порт 3CEH; затем данные посылаются в 3CFH.

Наконец, режим записи 0 может работать совсем по-другому, если разрешены установка/сброс. В этом случае определенные цвета в младших четырех битах регистра установки/сброса (который тоже имеет адрес порта 3CFH, а индексируется посылкой 0 в 3CEH). Имеется соответствующий регистр разрешения установки/сброса, который разрешает любой из этих четырех битов, устанавливая свои младшие биты в 1. Когда все 4 бита в регистре установки/сброса разрешены, то они помещаются во все 8 адресов битовой плоскости при получении данных от процессора, при этом сами данные процессора отбрасываются. Если разрешены не все биты установки/сброса, то данные процессора помещаются для запрещенных точек. Отметим, что регистр маски битов запрещает запись данных установки/сброса в определенные точки, но установка регистра маски карты игнорируется при использовании установки/сброса. BIOS инициализирует регистр разрешения установки/сброса в 0, так что он неактивен. Его адрес порта 3CFH, а индексируется он посылкой 1 в порт 3CEH.

Режим записи 1

Режим записи 1 предназначен для специальных приложений. В этом режиме текущее содержимое регистра задвижки записывается по указанному адресу. Напоминаем, что регистры задвижки заполняются операцией чтения. Этот режим очень полезен для быстрого переноса данных при операциях сдвига экрана. Регистр маски битов и регистр маски карты не влияют на эту операцию. Не имеет также значения, какие данные посылает процессор - содержимое регистров задвижки записывается в память без изменений.

Режим записи 2

Режим записи 2 предоставляет альтернативный способ установки отдельных точек. Процессор посылает данные, у которых имеют значение только 4 младших бита, которые рассматриваются как цвет (индекс регистра палетты). Можно сказать, что эта цепочка битов вставляется поперек битовых плоскостей. Цепочка дублируется на все восемь точек, относящихся к данному адресу, до тех пор, пока регистр маски битов не предохраняет определенные точки от изменения. Регистр маски карты активен, как и в режиме записи 0. Конечно, процессор должен послать полный байт, но только младшие 4 бита существенны.

Функции прерывания BIOS INT 10h для графики

Функция AH = 00 команды INT 10h устанавливает графический режим. Функция AH = 0BH команды INT 10h позволяет выбрать цвет палитры и вывести на экран графический символ. Код в регистре AH определяет функцию AH = 00 ; Установка режима. Нулевое значение в регистре AH и 04 в регистре AL устанавливает стандартный цветной графический режим:

MOV AH,00 ;Функция установки режима

MOV AL,04 ;Разрешение 320х200

INT 10h Установка графического режима приводит к исчезновению курcора с экрана.

AH = 0Bh: Установка цвета фона и цветовой палитры. Число в регистре ВН определяет назначение регистра ВL: ВН = 00 выбирает цвета фона и бордюра в соответствии с содержимым регистра ВL.

Цвет фона от 1 до 16 соответствует шестнадцатеричным значениям от 0 до F; ВН = 01 выбирает палитру соответственно содержимому регистра ВL (0 или 1):

MOV AH,0Bh ;Функция установки цвета

MOV ВН,01 ;Выбор палитры

MOV BL,00 ; 0 (зеленый, красный, коричневый)

INT 10h ;Вызвать BIOS

Палитра, установленная один раз, сохраняется, пока не будет отменена другой командой. При смене палитры весь экран меняет цветовую комбинацию. При использовании функции AH = 0Вh в текстовом режиме значение, установленное для цвета 0 в палитре, определяет цвет бордюра.

AH = 0Ch: Вывод точки на экран. Использование кода 0C в регистре AH позволяет вывести на экран точку в выбранном цвете (фоне и палитре). Например, для разрешения 320х200 загрузим в регистр DX вертикальную координату (от 0 до 199), а в регистр СХ горизонтальную координату (от 0 до 319). В регистр AL поместим цвет точки (от 0 до 3): MOV AH,0Сh ;Функция вывода точки MOV AL, цвет ;Цвет точки MOV СХ, столбец ;Горизонтальная координата

MOV DX, строка ;Вертикальная координата

INT 10h ;Вызвать BIOS

AH = 0Dh: Чтение точки с экрана. Данная функция позволяет прочитать точку для определения ее цвета. В регистр DX должна быть загружена вертикальная координата (от 0 до 199), а в регистр СХ горизонтальная (от 0 до 319). В регистре AH должно быть значение 0Dh. Функция возвращает цвет точки в регистре AL.

Исходный код

Программа, приведенная ниже, использует команду INT 10h для установки графического режима, выбора зеленого фона и вывода на экран точек (40 строк по 320 столбцов). В программе происходит увеличение значения цвета на 1 для каждой строки. Так как в определении цвета участвуют только три правых бита, цвета повторяются через каждые семь строк.

MOV AH,00 ;Устан. режима графики

MOV AL,0Dh ;для EGA разрешение 320*200. 16 цветов

;(для CGA MOV AL,04h) разрешение 320*200. 4 цвета

INT 10h

MOV AH,0Bh ;Установить палитру

MOV BH,00 ;Фон

MOV BL,02 ;Зеленый

INT 10h

MOV BX,00 ;Начальные цвет,

MOV CX,00 ; столбец

MOV DX,00 ; и строка

A50: MOV AH,0Ch ;Функция вывода точки

MOV AL,BL ;Установить цвет

INT 10h ;BХ, СХ и DХ сохраняются

INC CX ;Увеличить столбец

CMP CX,320 ;Столбец 320?

JNE A50 ; Нет -цикл,

MOV CX,00 ; Да сбросить

INC BL ;Изменить цвет

INC DX ;Увеличить строку

CMP DX,40 ;Строка 40?

JNE A50 ; Нет цикл,

RET ; Да завершить

После выполнения программы дисплей остается в графическом режиме. Восстановление текстового режима возможно либо с помощью команды DOS MODE (МОDЕ С080), либо пользовательской СОМ - программой, в которой для этой цели используется команда INT 10h.

Компиляция исходного кода

Для компилирования исходного кода на языке ассемблер, наиболее подходящим компилятором является MASM 6.11.

В папку с исходным кодом необходимо копировать MASM.EXE, ML.EXE и LINK.EXE. MASM.EXE - необходим для ассемблирования исходного файла, в результате чего, создается объектный файл (например 1.obj). А TASM.EXE служит для линковки объектного файла, т.е. преобразование его в исполнительный файл (например, 1.com).

В этой же папке создаем bat-файл. Для этого создаем обычный текстовой файл, и меняем его расширение с txt на bat. Открываем полученный файл в блокноте и прописываем код:

masm.exe 1.asm

tlink.exe 1.obj

1.exe

pause

Пояснение к коду:

MASM.EXE 1.asm - создает объектный файл из исходного кода, который находится в файле 1.asm.

LINK.EXE 1.obj - создает исполнительный файл 1.com из объектного файла (в нашем случае 1.obj).

1.exe - запуск полученной программы в командной строке.

Pause - пауза (чтобы сразу не выскакивало из программы, если в ней нет ожидания нажатия клавиши).

Пояснение исходного кода отладкой приложения программой AFDPRO

цветной графический режим приложение

Рисунок 1: Начало программы.

Рисунок 2: Mov AX,0000 - занеслось в регистр AX, номер ф-ии (9) 21-ого прерывания. Она выполняет вывод строки на экран.



Рисунок 3: Push AX - заносит в регистр AX, адрес строчки «Press string» в сегменте даты.

Рисунок 4: Mov AX,2855 - занеслось в регистр AX, 21-ого прерывания. Она выполняет вывод строки на экран.

Рисунок 5: MOV DS, - занести в AH, ф-ию 21-ого прерывания. Она выполняет ввод текста с клавиатуры.

Рисунок 6: Вводимый текст помещается в буфере, который находится по адресу указанному в регистре DX.

Рисунок 7: Здесь выполняется 21 прерывание, и мы вводим строку «Ab}».

Рисунок 8: Mov AH,3C - занеслось в регистр AX, 21-ого прерывания. Она выполняет вывод строки на экран.M

Рисунок 9: ov CX,0000 - занеслось в регистр CX, 21-ого прерывания. Она выполняет вывод строки на экран.

Рисунок 10: INT 21h - вызвать 21-ое прерывание, ф-ия которой находится в регистре AH и адрес строки для этой ф-ии находится в регистре DX.

Рисунок 11: Прибавляем к этому регистру, длину строки.

Рисунок 12: Mov DX,0009 - занеслось в регистр DX, 21-ого прерывания. Она выполняет вывод строки на экран

Рисунок 13: Обнуляем регистр CX.

Рисунок 14: Int 21 прерывание.

Рисунок 15: В регистр SI заносим адрес первой буквы строки.



Рисунок 16: Устанавливаем направление обработки строки (DF = 0).

Рисунок 17: Проверяем, все ли циклы уже прошли.

Рисунок 18: Конец программы.



Ввод программы в ЭВМ

G:\ЭВМ\1>tasm.exe 1.asm

Turbo Assembler Version 3.2i Copyright (c) 1988, 1992 Borland International

Serial No: Tester:

Assembling file: 1.asm

Error messages: None

Warning messages: None

Passes: 1

Remaining memory: 421k

G:\ЭВМ\1>tlink.exe 1.obj

Turbo Link Version 3.01 Copyright (c) 1987, 1990 Borland International

Warning: No stack

G:\ЭВМ\1>1.exe

G:\ЭВМ\1>pause

Для продолжения нажмите любую клавишу . . .

Заключение

Ассемблер является символическим аналогом машинного языка. По этой причине программа, написанная на ассемблере, должна отражать все особенности архитектуры микропроцессора: организацию памяти, способы адресации операндов, правила использования регистров и т. д. Из-за необходимости учета подобных особенностей ассемблер уникален для каждого типа микропроцессоров.

В курсовой работе рассмотрены основные этапы программирования на ассемблере, был реализован алгоритм выполнения поставленной задачи.

Язык ассемблера необходим также и в тех случаях, когда главными являются рабочие характеристики программы. Это может быть время исполнения или конечный размер программы. Библиотека математических процедур Фортрана - пример программы, требующей хороших характеристик, как в отношении времени, так и размера. Математические процедуры является частью любой программы на Фортране, поэтому они должны занимать как можно меньше места. Кроме того, эти процедуры управляют всеми математическими функциями в фортрановской программе и часто используются. Следовательно, они должны исполняться быстро.

Размещено на Allbest.ru

...