パソコン活用研究ラピュタへの道（アセンブラ、DOS、Windows、旧型PCの活用研究）

ＤＥＢＵＧで機械語プログラムその２

その１ではHELLOを表示するプログラムを作成してみました。そろそろアセンブラを使いたいところ
ですが、もう一回だけ簡単なプログラムをDEBUGで作成してみることにします。

１　キャラクタの表示
いわゆるアスキーコードの０から２５５までのキャラクタ（文字）をダッーと表示し続けるプログラムを
作ってみます。何かキーを押すと終了するようにします。
アスキーコードはBLレジスタに持たせます。

短いコードなので、打ち込んで試してみて下さい。
機械語はなじみがないという方のために、簡単に説明をしておきます。

（１）　機械語の説明

ジャンプ命令
プログラムの実行番地を他の番地にジャンプさせるのがジャンプ命令です。
ジャンプ命令は無条件ジャンプ（JMP）と条件ジャンプに大別できます。
JMPは、ＢａｓｉｃでいうとGOTOのようなもんでしょうか。有無を言わさず指定番地に飛ばします。
条件ジャンプには各種ありますが、ある条件を満たした時だけ、ジャンプします。条件が満たされなければ
次の機械語が実行されます。
条件ジャンプを使うことにより、いろんな条件の判定結果によりプログラムを分岐させることができます。
Ｂａｓｉｃでいうところの　If ... Then ... Else みたいなものです。

JMP

アセンブラで記述する時はコードラベルを使いますが、DEBUGで作成する時は、飛び先のオフセットアドレス
を記述します。　（例）　JMP 135


JNZ

JNZはJump if not Zero の略だと思います。
ゼロフラグは８０８６の基礎で書きましたが、演算の結果が０、あるいは比較の結果等しい時にセット（＝１）
されるフラグです。
ですから、JNZは演算の結果が０でない、比較の結果等しくない時にジャンプする条件ジャンプ命令
ということになります。
このプログラムでは、演算も比較もしていませんが、ファンクションコール６番でキー入力をすると、
キーが押されて入れば、ゼロフラグリセット（＝０）、押されて無ければセット（＝１）されますので、
それを分岐の条件にしています。すなわち、キー入力があれば１１４番地にジャンプして、INT 20Hで
プログラム終了、キー入力なければジャンプせず、BLレジスタの値を１つ増加して、１０２番地へ戻る、
ということになります。
その他の条件ジャンプについては、後で説明します。


INC

Increment（増加）の略
DEBUGでの記述例　　INC AX　　AXレジスタの値を１増加
　　　　　　　　　　　　　　 INC [150]　　 150番地の値を１増加
　
逆の命令でDECがあります

（２）　ファンクションコール
今回は２番と６番を使いました。

２番　
AHレジスタに２をセットしてINT 21H。　１文字を画面に出力します。
DLレジスタの文字（アスキーコード）が画面に出力されます。

６番
AHレジスタに６、DLレジスタにFFHをセットしてINT 21H。キーボードからの入力です。
ALレジスタにキーボードからの入力値（アスキーコード）が入ります。入力が無ければNULL（＝０）が入ります。
このファンクションコールはＢＡＳＩＣで言うとInkey$に近いものです。

ファンクションコール（システムコール）については、別の機会にまとめたいと思います。


（３）補足

INC での桁上がり
INC BL でBLレジスタをひたすら増加させていますが、BLレジスタは８ｂｉｔですから、FFH（＝２５５）まで
しか数値をとれません。FFHの次は、CF（キャリーフラグ）がセットされて０にもどります。
CFはこのように、桁上がりが生じた時にセットされるフラグです。


アスキーコード
アスキーコードは文字を表すための１Ｂｙｔｅのコードです。１ｂｙｔｅですから、当然２５６文字分しかありません。
ということは、もちろん漢字はありません。主要なコードを下記に表にしましたので、参考にして下さい。
ところが、このプログラムを実行すると一部漢字が出てきます。この理由については別の機会に説明
することもあると思いますので、今回は省略します。
試しにＤＯＳ窓でＵＳと打ち込んで、英語モードでこのプログラムを実行してみて下さい。英語モードでは
漢字の変りに他の文字や記号が出るはずです。

世界的に共通なのはだいたい上で書いた部分だと思います。

０から１ＦＨまでは、制御文字で画面には表示されません。主にプリンタなどの外部機器および端末の制御に
使うために定められた制御用のコードです。パソコンの機種にもよりますが、画面の制御にも使えます。
例えば、０ＡＨはラインフィード（ＬＦ）、０ＤＨはキャリジリターン（ＣＲ）といい、組み合わせて使うことにより
改行します（MS-DOSの場合）。

８０Ｈ以上は各国あるいは、機種によりまちまちな部分です。日本ではＪＩＳで、Ａ０ＨからＤＦＨまで半角の
カタカナが割り振られています。

ついでに補足しておくと、漢字は２ｂｙｔｅでコードが決められています。ＪＩＳ漢字コード、シフトＪＩＳ漢字コード
などが制定されています。


ハンドアセンブルとジャンプ命令
その昔、８ｂｉｔパソコンの時代、アセンブラなど容易に入手できなかった時代。ＢＡＳＩＣから機械語を呼び
出すプログラムを作る時、機械語の部分は手作業で、コードを書いた。手でコーディングしたので、
ハンドアセンブルと言った。
ニモニックを紙の上に書いて、ニモニックと機械語コード対応表をみながら、１行づつ機械語コード
に置き換えた。面倒なのはジャンプ命令であった。アセンブラやDEBUGで作る時は、ラベルを使ったり
飛び先のアドレスを書けばよいのだが、機械語コードでは、現在のIPレジスタ（次に実行する
コードのアドレスをさしている）からどれだけ飛ぶか、という距離をバイト数で記述する。この距離の計算は
まことに面倒なものであった。全てのニモニックを機械語コードに置き換えないと、何バイト離れているか
計算できないのだから、常に頭の痛い問題だった。
って、書いてもわかりにくいと思うけど、逆アセンブラのジャンプ命令のとこ見てください。
ま、どうでもいい問題です。

（４） ＢＡＳＩＣで記述
これと同じ事をするプログラムをＢＡＳＩＣで組むと以下の通り
Ｎ８８（互換）ＢＡＳＩＣ用

10 for i=0 to 255
20 print chr$(i);
30 a$=inkey$
40 if a$<>"" then goto 100
50 next
60 goto 10
100 end


２　アスキーコードの表示

ついでに、もうひとつだけDEBUGで簡単な機械語プログラムを作成して、おしまいとしましょう。
今度は先のとは逆で、押されたキーの（文字の）アスキーコードを表示するプログラムです。
これは、１６進の数値を画面表示用に変換するルーチン（バイナリデータの画面表示＝バイナリデータ−＞
テキストデータ変換）を基本とするプログラムです。機械語のプログラムでは必ず必要となるものなので、
アセンブラの入門書では、必ずサンプルコードが載っているはずです。
もちろん「はじめて読む８０８６」にもサンプルコードが載っていますが、まったく同じコードをのせたのでは
つまらないので、わざわざちょっとコードを変えてみました。

（１）　プログラム概要（１６進数値変換について）
上のアスキーコード表を見てください。”A”のアスキーコードは４１Ｈです。
”A”のキーを押したらそのアスキーコードの４１を表示するプログラムが作成したいものです。

”A”というキーをおすとパソコンには４１（１６進）が押されたキーのコードとして取り込まれます。
画面に４１と表示するには、どうしたらいいでしょうか。
”4”はアスキーコードの３４Ｈです。”1”は３１Ｈです。従って、”41”を画面表示するためには、
アスキーコード３４Ｈと３１Ｈを出力すればよいわけです。さらにこのプログラムは１６進数で表示させます
のでアスキーコード４１Ｈから４６Ｈ（”A”から”F”）までも使います。

（２）　プログラム作成
このプログラムは[Ctrl]+"C"で終了してください。

（３）機械語（ニモニック）解説

CALL

ＢＡＳＩＣでいうところのGosubのようなもの。
DEBUGでは　call [230]　のようにコールするオフセットアドレスを記述する。


RET

ＢＡＳＩＣでいうところのReturnのようなもの



演算命令
今回は加算命令のADDを使いました。

ADD

まったく同様に減算命令でSUBというのがあります。

byte ptr について
加算命令は１ｂｙｔｅデータ同士の場合と、２ｂｙｔｅデータ同士の場合があります。レジスタが使われる場合は
１ｂｙｔｅの演算か２ｂｙｔｅの演算か自動的に判断されますが、最後の例のように、メモリと即値の演算の場合、
どちらかわかりません。そこで、このような時はメモリーの前にbyte ptr と記述することにより１ｂｙｔｅの
メモリーを対象とすることを明示します。２ｂｙｔｅの時はword ptrと記述します。

ADD，SUB命令の結果によりOF, SF, ZF, AF, PF, CFが変化します

論理演算命令
論理和 OR　や　論理積　ANDの命令です。

AND

論理和は同様に　OR　を使います。　
今回のプログラムでは、AND DL, 0F　でDLレジスタの上位４ｂｉｔ（上位桁）をマスクして、下位４Ｂｉｔだけを
とりだしています。
例）　　　　　　 １１００１００１
　　 　 　ＡＮＤ　００００１１１１　（＝０Ｆ）
　　　　　結果　００００１００１
AND，ORの結果により、SF, ZF, PFが変化します。CFはレセット（＝０）されます

シフト、ローテート命令
SHR
ビットを右シフトし、最上位ビットには０が入る、右シフト命令

８０８６ＣＰＵでは第２オペランドは１、またはCLレジスタしか使えない。１以上シフトする時はCLに値を
セットして使う

例えば　ALレジスタに15H（=00010101）がセットされている時、
SHR AL, 1　とすると
ALは0AH（=00001010）になる。

同様に以下のようなシフト、ローテート命令がある

CMP
比較命令

条件ジャンプ
ADD,SUBといった演算命令やCMPといった比較命令の結果により、各フラグが変化します。
それらのフラグの変化の結果をみて、ジャンプするのが条件ジャンプです。
先にJNZだけみましたので、他の条件ジャンプのうち、符号無しデータの比較の場合の条件ジャンプを
まとめてみます。

符号ありデータ同士の比較の結果の場合の条件ジャンプもあります。下記の通りです

符号のあり、無し含めて、いろんな条件ジャンプ命令があって、ややこしいとこですが、
一度、フラグとの関係を含めて考えてみて下さい。

（４）　プログラムについて若干の説明
”A”のキーが押された場合について、プログラムの流れを説明します。
ALレジスタには”A”のアスキーコード　４１　がセットされています

上位桁の取得（上位４ｂｉｔの取得）
25CD:0109 MOV CL,04
25CD:010B MOV DL,AL
25CD:010D SHR DL,CL

ALの値（＝４１Ｈ）をDLに入れ、　SHR DL, CL　でDLを４ｂｉｔ右シフト
４１Ｈ＝　０１０００００１　−−−−＞　０００００１００　＝４　　上位桁の４を取得


下位桁（下位４ｂｉｔ）の取得
25CD:0112 MOV DL,AL
25CD:0114 AND DL,0F

ALの値（＝４１Ｈ）をDLに入れ、AND DL, 0F　で上位４ｂｉｔをマスクし、下位４ｂｉｔを取得する
４１Ｈ　＝　０１０００００１
ＡＮＤ ０Ｆ　００００１１１１
　　　　　　 ０００００００１　＝　１ 下位桁の取得

画面表示ルーチン
アスキーコード表をよく見て下さい。
数字の0から9はアスキーコードと３０Ｈづつちがいます。
またAからFまではアスキーコードと３７Ｈづつ違います。
これを利用して CMP DL, 9　で0から9までと、AからFまでの処理先を変え、
0から9までの表示は　ADD DL, 30　で３０Ｈ加算し
AからFまでの表示は　ADD DL, 37　で３７Ｈ加算してます。
なお、NOPは何もしない命令です。本来、特に必要ありません。愛敬でつけました。


25CD:0123 CMP DL,09
25CD:0126 JG 012E
25CD:0128 ADD DL,30
25CD:012B JMP 0131
25CD:012D NOP
25CD:012E ADD DL,37
25CD:0131 PUSH AX
25CD:0132 MOV AH,02
25CD:0134 INT 21
25CD:0136 POP AX
25CD:0137 RET


ファンクションコール１番
これは１文字入力ですが、リターンキーを押して入力が確定されます。
ＢＡＳＩＣのINPUTに近いです。

（５）　おまけのＢＡＳＩＣぷろぐらむ
同様のプログラムをＢＡＳＩＣで作成。ＢＡＳＩＣだと超簡単。

10 Input a$
20 print asc(a$)
30 goto 10

ということで、DEBUGように２題サンプルを作成してみました。知ってる人には退屈な内容だったと思います
が、始めてアセンブラ、機械語に触れる人にはちょっと盛りだくさんで消化不良になりそうなボリューム
だったかもしれません。説明も最小限しかしておりませんし。
機械語はまったく初めてという人にとっては、数時間かけて勉強するくらいのボリュームをつめこみましたので、
DEBUGで実験しながら、ゆっくり理解してください。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＴｏｐＰａｇｅ