6. Funktionseinheiten eines Computers / Mikrocomputers

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Rechnergrundlagen Teil 2 - 8 - Prof. Dipl.-Ing. Komar 6.7 Der Personal-Computer als Mikrocomputer-Versuchs und Übungssystem ( PC– MVUS ) Mit den DOS-Hilfsprogrammen DEBUG und EDIT kann man ohne symbolische Assembler wie TASM ( Borland ) oder MASM ( Microsoft ) den PC als Mikrocomputer Versuchs- und Übungssystem benutzen. Das DOS-Kommando DEBUG dient der Fehlersuche ( debugging ) auf Maschinenbefehlsebene. Man kann es aber auch als ein Einfachst-Betriebssystem (sogn. Monitor ) verwenden, mit dessen Hilfe kleine Assembler- Programme entwickelt und getestet werden und auch ablaufen können. Denn DEBUG enthält einen einfachen Zeilenassembler mit dessen Hilfe unter DOS im Real-Mode kurze COM-Programme ( Begrenzung auf 64 Kbyte ) entwickelt werden können. Die Ein/Ausgabe über Tastatur und Bildschirm wird mit Hilfe der entsprechenden Betriebssystemfunktionen (DOS und BIOS-Interrupts ) für Tastatur und Bildschirm bewerkstelligt. Das Monitorprogramm DEBUG erlaubt es, Assemblerbefehle Zeile um Zeile in Maschinencode umzuwandeln und ab einer bestimmten Adresse im Speicher abzulegen ( line by line Assembler ). Bei dieser einfachsten Art der Programmierung können jedoch Operanden wie z.B. Adressen und Konstanten nicht symbolisch, d.h. in Form von definierten Bezeichnern angegeben werden, sondern müssen stets als Hexadezimalzahlen in der Assemblerzeile auftreten. Insbesondere bei Sprungbefehlen muß dazu das Sprungziel als absolute Adresse angegeben und vom Programmierer vorher berechnet werden. Müssen später weitere Assemblerbefehle eingefügt werden, so verschieben sich die Adressen für die folgenden Befehle entsprechend und der Vorteil eines komfortablen Assemblers zur professionellen Programmentwick- lung wird schnell deutlich. Mit dem zu DOS gehörendem Texteditor EDIT kann man für größere Programme eine Quelldatei aus Assemblerbefehlen und DEBUG-Anweisungen erzeugen, die dann in einem Durchlauf vom Debugger übersetzt werden kann. Damit lassen sich mit dem Debugger auch größere Assemblerprogramme handhaben. 6.8 DEBUG Der englische Begriff bug bedeutet soviel wie Wanze oder Käfer. Tatsächlich wird ein Fehler in einem Computerprogramm im Fachjargon ebenfalls als bug bezeichnet. Entsprechend wird die Fehlersuche oder Fehlerbeseitigung in Programmen Debugging genannt. Man unterscheidet im wesentlichen drei verschiedene Arten von Fehlern, die bei der Erstellung von Computerprogrammen auftreten können: - Syntaxfehler - Laufzeitfehler - Logikfehler Ein Syntaxfehler ist ein Verstoß gegen die Regeln der jeweiligen Programmiersprache, also beispielsweise ein Tippfehler oder ein gänzlich unbekannter Befehl. Der Compiler (=Programm, das die geschriebenen Befehle in die für den Computer verständliche Binärcodierung umsetzt) meldet solche Fehler und fordert den Programmierer zur Korrektur auf. Syntaxfehler sind die einfachste und "angenehmste" Fehlerart und entsprechend leicht zu beheben. Bei einem Laufzeitfehler konnte das Programm vom Compiler zwar korrekt in Maschinencode übersetzt (=compiliert) werden, doch weist das Programm bei seiner Ausführung einen Fehler auf, der zum Beispiel durch eine Division durch Null (hierauf reagieren Computer sehr empfindlich) oder durch andere unerlaubte Dinge ausgelöst wurde, die zum Zeitpunkt der Compilierung noch nicht abzusehen waren (Drucker nicht bereit, falscher Bildschirmtyp, Festplatte voll etc.). Die unangenehmste Fehlerart sind die Logikfehler: das Programm wurde ebenfalls fehlerfrei compiliert und arbeitet sogar - nur leider tut es nicht das, was es eigentlich tun sollte. Logikfehler sind in der Entwicklungsphase größerer Programme unvermeidbar, da kein Programmierer ein Programm derart vor seinem geistigen Auge ablaufen lassen kann, wie es der Computer später real ausführt.
Rechnergrundlagen Teil 2 - 9 - Prof. Dipl.-Ing. Komar 7. 1 Programmiermodell des INTEL 8086-Prozessors ( Real Mode ) enthält die Register mit ihren symbolischen Namen, die für den Programmierer erreichbar sind. Bit-Nummer 15 8 7 0 AX AH AL AL Arbeitsregister allg. Arbeitsregister 16 Bit breit auch als zwei 8-Bit-Register verwendbar BX BH BL BL H -> High höherwertiges L-> Low niederwertiges Byte CX CH CH CL CL DH DL DX DH DL Offsetregister SI Indexregister SI -> Source Index ( Quellindex ) DI DI -> Destination Index (Zielindex ) SP Stapelzeigerregister SP-> Stackpointer zeigt auf den aktuellen Eintrag im Stack ( Stapel ) BP BP -> Basepointer CS Segmentregister CS-> Codesegment, zeigt auf Speicher- segment mit aktuellem Programmcode DS DS->Datensegment, zeigt auf Daten ES ES->Extrasegment ( 2.Datensegment ) SS SS->Stacksegment, zeigt auf Stapelsegment für Zwischenspeicherung IP Befehlszeiger IP-> Instruction Pointer zeigt auf die Speicher- adresse mit dem nächsten auszuführenden Befehl F Prozessorstatusregister F -> Flagregister , die einzelnen Flags (Bits) weisen auf wichtige interne Prozessorzustände hin. Flagregister (Status register) F : 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 NT IO PL O D I T S Z 0 A 0 P 1 C Kurzbez. Bezeichnung Debug-Bez. Bedeutung 1 0 C Carry CY / NC C zeigt einen Übertrag aus der höchstwertigen Stelle an wird benötigt bei arithmetischen und logischen Operationen P Parity PE / PO Im niederwertigen Byte des Ergebnisses ist die Anzahl der auf even / odd 1 stehenden Bits gerade (even) (keine Ergänzung !! nur Anzeige ) A Auxiliary AC / NA zeigt einen Übertrag von Bit 3 nach Bit 4 an Carry benötigt für Dezimalkorrektur beim Rechnen mit BCD-Zahlen
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