Programmation

1. Programme .COM

Ce programme s’exécute en mode réel, et doit être chargé à CS:100h, c’est-à-dire sous DOS ou compatible. Il fait intervenir les notions d’adressage, de copie de mémoire, et d’utilisation du drapeau d’égalité. La notion de mémoire vidéo n’est pas indispensable pour comprendre la mécanique du programme.

Hello world, premier programme :

colonne  equ 50  ;définition de la valeur colonne
ligne    equ 10  ;définition de la valeur ligne

org 100h         ; adresse de chargement

push word 0b800h ; empiler le segment vidéo mode texte
pop es           ; dépiler dans le registre de segment es
mov ah,04fh      ; attributs = texte blanc sur fond rouge
xor edi,edi      ; edi=0
@@:              ; étiquette de rebouclage
mov al,[.texte+edi]
cmp al,0         ; tester si caractère null=0
je .fin          ; fin si caractère null

mov [es:colonne+ligne*160+edi*2],ax ;écrire le caractère

inc edi         ; pointer le caractère suivant
jmp @b          ; reboucler
.fin:           ; étiquette de fin
ret             ; quitter le programme

.texte db 'bonjour',0 

Pour cela on empile l’adresse 0b8000h divisée par 16, puis on la dépile dans le registre de segment ES. Ainsi, ES pointe vers la mémoire vidéo en mode texte.

La valeur 4fh copiée dans AH sera utilisée comme attribut dans la mémoire vidéo en mode texte. La partie haute (4) est utilisée pour indiquer la couleur de fond (ici, 4= rouge), la partie basse (f) est utilisée pour indiquer la couleur des lettres (ici, 0fh = blanc).

L’instruction XOR est utilisée pour inverser l’état des bits de la destination en fonction des bits de la source. Lorsque l’on...

1. Texte et ASCII

Les fichiers texte sont encodés en ASCII. Chaque caractère utilise un octet.

Les fichiers sources sont des fichiers texte en ASCII.

Le format Unicode utilise un encodage sur 16 bits.

Les 256 premiers caractères sont les mêmes qu’en ASCII, les autres caractères sont utilisés pour encoder les caractères spéciaux des autres langues, telles que le chinois, le japonais, l’arabe ou le cyrillique.

2. Images (pixels)

Une image est un fichier binaire, avec ou sans en-tête, dont le formatage le plus simple est la suite continue de pixels, précédée par les données de géométrie, largeur, hauteur, et peut être aussi de la valeur bpp.

Les pixels d’une image peuvent avoir différents formats et sont décrits par la donnée bpp (bits par pixels) :

1. Créer la fonction

Un programme exécute souvent les mêmes séquences d’instructions. Ce qui amène souvent à créer une fonction, qui permettra de simplifier l’écriture et la correction du code.

Mais une autre raison d’écrire des fonctions est principalement de permettre une meilleure lecture du code, voire une optimisation.

Par exemple :

        mov ah,al
        and al,0fh
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
        cmp al,10       ;
        cmc             ;
        sbb dl,dl       ;
        and dl,7        ;
        add al,dl       ;
        add al,'0'      ;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
        xchg al,ah
        shr al,4
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
        cmp al,10       ;
        cmc             ;
        sbb dl,dl       ;
        and dl,7        ;
        add al,dl       ;
        add al,'0'      ;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
        ret 

Cette suite d’instructions sera mise sous forme de fonction en ajoutant une étiquette et l’instruction ret, ce qui permet de l’exécuter en l’appelant avec l’instruction call :

programme_principal:
call bin_hexa

 

Dorénavant, nous appelons notre fonction, bin_hexa.

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
        cmp al,10       ;
        cmc             ;
        sbb dl,dl       ;
        and dl,7        ;
        add al,dl       ;
        add al,'0'      ;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; 

bin_hexa:
        mov ah,al
        and al,0fh
        call @f        ;exécuter une première fois
        xchg al,ah
        shr al,4
        call @f        ;exécuter une seconde fois
        ret
@@:
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
        cmp al,10      ;
        cmc            ;
        sbb dl,dl      ;
        and dl,7       ;
        add al,dl      ;
        add al,'0'     ;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
        ret 

bin_hexa:
        mov ah,al
        and al,0fh
        call bloc
        xchg al,ah
        shr al,4
bloc:
        cmp al,10
        cmc
        sbb dl,dl
        and dl,7
        add al,dl
        add al,'0'
        ret 

1. BOOT/BIOS

Lors du démarrage d’un PC, le BIOS est chargé de l’initialisation de la carte mère. Une fois cette initialisation effectuée, le BIOS va alors charger un petit programme d’amorçage sur un disque, une extension de ROM, ou depuis un réseau local en PXE. Cette dernière méthode nécessite la présence d’un serveur DHCP sur le réseau local, ce qui sort du cadre de ce chapitre.

Le secteur d’amorçage d’un disque est nommé secteur de boot, ou Master Boot Record (MBR).

Sur les disquettes, les disques durs et les émulations de ces deux types de volumes (clé USB, CDROM amorçable), le secteur de boot mesure pratiquement toujours 512 octets, et dans l’hypothèse où cela ne serait pas le cas, il existe un moyen de s’en assurer avec la commande DriveID de l’interruption BIOS de gestion de disques.

Pour faire simple, un secteur de boot contient 512 octets.

Le BIOS charge le secteur de boot à l’adresse linéaire 7C00h, en mode réel, ce qui est la seule garantie. L’adresse contenue dans le couple CS:IP [segment:offset] peut être sous n’importe quelle forme, par exemple, [0:7C00h], [7C0h:0], [700:C00h], ce qui oblige à recharger les registres CS:IP sur l’adresse voulue.

Ensuite, le secteur chargé en mémoire est exécuté, par un jmp CS:IP.

Dans l’immédiat, il est utile de sauvegarder le numéro de disque contenu dans le registre DL, puis de relocaliser le secteur de BOOT afin de permettre le lancement d’un autre secteur d’amorçage.

Les disques possèdent un MBR, mais peuvent aussi être partitionnés. Ce qui induit la présence d’autres secteurs de boot, un pour chaque partition.

Le secteur de boot actif sera indiqué dans la table de partitions.

Un gestionnaire de BOOT permettra de choisir de démarrer sur telle ou telle partition.

1. Optimisation de code

Une règle de base de l’optimisation est de travailler au niveau de l’algorithme. C’est-à-dire qu’il faut de préférence chercher des moyens plus rapides au niveau abstrait du traitement.

Le niveau physique (low level) ne fait intervenir que les instructions du CPU, qui ne peuvent en aucun cas être accélérées.

Un exemple concret est la factorisation du code déjà évoquée précédemment.

Comme en mathématiques, la factorisation de code permet d’écrire un algorithme sous forme canonique, c’est-à-dire avec le moins d’opérations possible.

Par exemple :

y=x*x+x*4+5 

4 opérations, 2 multiplications et deux additions donnent sous forme canonique :

y=x*(x+4)+5 

La forme canonique est réduite à 3 opérations, 2 additions et une seule multiplication.

Le gain sur cette factorisation sera conséquent lors de traitements de gros paquets de données étant donné que la multiplication est l’une des opérations les plus lentes.

Lors de l’optimisation du code, il faut bien veiller à n’utiliser que les instructions les plus rapides.

imul eax,3 ;la plus lente manière de multiplier par 3 

Contre :

mov ebx,eax ;la manière intermédiaire
shl eax,2   ;fonctionne aussi en 16 bits
add eax,ebx 

Contre :

lea eax,[eax*2+eax] ; la manière la plus rapide, 32 bits  

Les boucles peuvent être déroulées, de façon à économiser un certain nombre d’instructions par itération.

Méthode avec boucle :

mov cx,4...