Физически сегмент представляет собой область памяти, занятую командами и (или) данными, адреса которых вычисляются относительно значения в соответствующем сегментном регистре.
Каждая программа содержит 3 типа сегментов:
- Сегмент кодов – содержит машинные команды для выполнения. Обычно первая выполняемая команда находится в начале этого сегмента, и операционная система передает управление по адресу данного сегмента для выполнения программы. Регистр сегмента кодов (CS) адресует данный сегмент.
- Сегмент данных – содержит данные, константы и рабочие области, необходимые программе. Регистр сегмента данных (DS) адресует данный сегмент.
- Сегмент стека - содержит адреса возврата как для программы (для возврата в операционную систему), так и для вызовов подпрограмм (для возврата в главную программу), а также используется для передачи параметров в процедуры. Регистр сегмента стека (SS) адресует данный сегмент. Адрес текущей вершины стека задается регистрами SS:ESP.
Функциональное назначение сегмента несколько шире, чем простое разбиение программы на блоки кода, данных и стека. Сегментация является частью более общего механизма, связанного с концепцией модульного программирования. Она предполагает унификацию оформления объектных модулей, создаваемых компилятором, в том числе с разных языков программирования. Это позволяет объединять программы, написанные на разных языках. Именно для реализации различных вариантов такого объединения и предназначены директивы сегментации.
Упрощенные директивы сегментации
Для задания сегментов в тексте программы можно пользоваться упрощенными директивами:
- .CODE - для указания начала сегмента кода;
- .DATA - для указания начала сегмента данных;
- .STACK - для указания начала сегмента стека.
Однако использование упрощенных директив сегментации не позволяет создать более трех сегментов для одной программы.
Стандартные директивы сегментации
Наряду с упрощенными директивами сегментации может также использоваться стандартная директива SEGMENT, которая определяет начало любого сегмента. Синтаксис:
...
ИмяСегмента ENDS
Директива ENDS определяет конец сегмента.
Атрибут выравнивания сегмента (тип выравнивания) align сообщает компоновщику о том, что нужно обеспечить размещение начала сегмента на заданной границе. Это важно, поскольку при правильном выравнивании доступ к данным в процессорах, совместимых с базовым i8086, выполняется быстрее. Допустимые значения этого атрибута следующие:
- BYTE — выравнивание не выполняется. Сегмент может начинаться с любого адреса памяти;
- WORD — сегмент начинается по адресу, кратному двум, то есть последний (младший) значащий бит физического адреса равен 0 (выравнивание на границу слова);
- DWORD — сегмент начинается по адресу, кратному четырем, то есть два последних (младших) значащих бита равны 0 (выравнивание по границе двойного слова);
- PARA — сегмент начинается по адресу, кратному 16, то есть последняя шестнадцатеричная цифра адреса должна быть 0h (выравнивание по границе параграфа);
- PAGE — сегмент начинается по адресу, кратному 256, то есть две последние шестнадцатеричные цифры должны быть 00h (выравнивание по границе страницы размером 256 байт);
- MEMPAGE — сегмент начинается по адресу, кратному 4 Кбайт, то есть три последние шестнадцатеричные цифры должны быть 000h (адрес следующей страницы памяти размером 4 Кбайт);
По умолчанию тип выравнивания имеет значение PARA.
Атрибут комбинирования сегментов (комбинаторный тип) combine сообщает компоновщику, как нужно комбинировать сегменты различных модулей, имеющие одно и то же имя. По умолчанию атрибут комбинирования принимает значение PRIVATE. Значениями атрибута комбинирования сегмента могут быть:
- PRIVATE — сегмент не будет объединяться с другими сегментами с тем же именем вне данного модуля;
- PUBLIC — заставляет компоновщик соединить все сегменты с одинаковым именем. Новый объединенный сегмент будет целым и непрерывным. Все адреса (смещения) объектов, а это могут быть, в зависимости от типа сегмента, команды или данные, будут вычисляться относительно начала этого нового сегмента;
- COMMON — располагает все сегменты с одним и тем же именем по одному адресу. Все сегменты с данным именем будут перекрываться и совместно использовать память. Размер полученного в результате сегмента будет равен размеру самого большого сегмента;
- AT xxxx — располагает сегмент по абсолютному адресу параграфа (параграф — объем памяти, кратный 16, поэтому последняя шестнадцатеричная цифра адреса параграфа равна 0). Абсолютный адрес параграфа задается выражением хххx. Компоновщик располагает сегмент по заданному адресу памяти (это можно использовать, например, для доступа к видеопамяти или области ПЗУ), учитывая атрибут комбинирования. Физически это означает, что сегмент при загрузке в память будет расположен, начиная с этого абсолютного адреса параграфа, но для доступа к нему в соответствующий сегментный регистр должно быть загружено заданное в атрибуте значение. Все метки и адреса в определенном таким образом сегменте отсчитываются относительно заданного абсолютного адреса;
- STACK — определение сегмента стека. Заставляет компоновщик соединить все одноименные сегменты и вычислять адреса в этих сегментах относительно регистра SS. Комбинированный тип STACK (стек) аналогичен комбинированному типу PUBLIC, за исключением того, что регистр SS является стандартным сегментным регистром для сегментов стека. Регистр SP устанавливается на конец объединенного сегмента стека. Если не указано ни одного сегмента стека, компоновщик выдаст предупреждение, что стековый сегмент не найден. Если сегмент стека создан, а комбинированный тип STACK не используется, программист должен явно загрузить в регистр SS адрес сегмента (подобно тому, как это делается для регистра DS).
Атрибут размера сегмента dim. Для процессоров i80386 и выше сегменты могут быть 16- или 32-разрядными. Это влияет прежде всего на размер сегмента и порядок формирования физического адреса внутри него. Атрибут может принимать следующие значения:
- USE16 — это означает, что сегмент допускает 16-разрядную адресацию. При формировании физического адреса может использоваться только 16-разрядное смещение. Соответственно, такой сегмент может содержать до 64 Кбайт кода или данных;
- USE32 — сегмент будет 32-разрядным. При формировании физического адреса может использоваться 32-разрядное смещение. Поэтому такой сегмент может содержать до 4 Гбайт кода или данных. В модели памяти FLAT используется по умолчанию именно это значение атрибута размера сегмента
Атрибут класса сегмента (тип класса) 'class' — это заключенная в кавычки строка, помогающая компоновщику определить соответствующий порядок следования сегментов при сборке программы из сегментов нескольких модулей. Компоновщик объединяет вместе в памяти все сегменты с одним и тем же именем класса (имя класса, в общем случае, может быть любым, но лучше, если оно будет отражать функциональное назначение сегмента). Типичным примером использования имени класса является объединение в группу всех сегментов кода программы (обычно для этого используется класс 'code'). С помощью механизма типизации класса можно группировать также сегменты инициализированных и неинициализированных данных.
Все сегменты сами по себе равноправны, так как директивы SEGMENT и ENDS не содержат информации о функциональном назначении сегментов. Для того чтобы использовать их как сегменты кода, данных или стека, необходимо предварительно сообщить транслятору об этом, для чего используют специальную директиву ASSUME. Эта директива сообщает транслятору о том, какой сегмент к какому сегментному регистру привязан. В свою очередь, это позволит транслятору корректно связывать символические имена, определенные в сегментах. Привязка сегментов к сегментным регистрам осуществляется с помощью операндов этой директивы, в которых ИмяСегмента должно быть именем сегмента, определенным в исходном тексте программы директивой SEGMENT или ключевым словом nothing. Если в качестве операнда используется только ключевое слово nothing, то предшествующие назначения сегментных регистров аннулируются, причем сразу для всех шести сегментных регистров. Но ключевое слово nothing можно использовать вместо аргумента ИмяСегмента, в этом случае будет выборочно разрываться связь между сегментом с именем ИмяСегмента и соответствующим сегментным регистром.
Директива SEGMENT может применяться с любой моделью памяти. При использовании директивы SEGMENT с моделью flat требуется указать транслятору, что все сегментные регистры устанавливаются в соответствии с моделью памяти flat. Это можно сделать при помощи директивы ASSUME:
Регистры FS и GS программами не используются, поэтому для них указывается атрибут ERROR.
