Wstęp

Kod relokowalny to taki kod, który nie ma z góry określonego adresu ładowania do pamięci komputera, kod taki musi zadziałać niezależnie od adresu załadowania. W Atari XE/XL kod relokowalny udostępnia system Sparta DOS X (SDX), więcej na ten temat można przeczytać w rozdziale Sparta DOS X - Programowanie.

Kod relokowalny dla SDX posiada podstawowe ograniczenie jakim jest relokowanie tylko adresów typu WORD, nie ma także obsługi rozkazów CPU 65816. MADS udostępnia możliwość generowania kodu relokowalnego w formacie SDX jak i swoim własnym niekompatybilnym z SDX, który znosi wcześniej wymienione ograniczenia.

Format zapisu pliku z kodem relokowalnym MADS jest podobny do tego znanego z SDX, podobnie występuje tutaj blok główny i bloki dodatkowe z informacją o adresach które należy poddać relokacji. MADS stosuje prostszy zapis bloków aktualizacji, bez kompresji jaką stosuje SDX.

Zalety kodu relokowalnego MADS:

  • uwzględnia rozmiar argumentów dla CPU 6502, 65816
  • można używać wszystkie rozkazy CPU, bez ograniczeń
  • pozwala na relokacje młodszych i starszych bajtów adresu

Ograniczenia kodu relokowalnego MADS:

  • deklaracji etykiet przez EQU dokonujemy przed blokiem .RELOC
  • jeśli chcemy zdefiniować nową etykietę w bloku .RELOC musimy jej nazwę poprzedzić spacją lub tabulatorem (etykieta globalna)
  • nie można używać pseudo rozkazów ORG RMB LMB NMB oraz dyrektywy .DS
  • nie można relokować najstarszego bajtu ze słowa 24bit, np. lda ^$121416

Przykładem tego jak prosto można stworzyć kod relokowalny jest plik ..\EXAMPLES\TETRIS_RELOC.ASM, który od strony użytej listy rozkazów CPU i pseudo rozkazów definiujących dane niczym nie różni się od wersji nierelokowalnej ..\EXAMPLES\TETRIS.ASM.

Blok relokowalny .RELOC

Blok relokowalny MADS zostanie wygenerowany po użyciu dyrektywy:

.RELOC [.BYTE|.WORD]

Blok aktualizacji dla bloku relokowalnego MADS wywołujemy używając pseudo rozkazu BLK:

BLK UPDATE ADDRESS

Po dyrektywie .RELOC możliwe jest podanie typu bloku relokowalnego .BYTE .WORD, domyślnie jest to typ .WORD. Typ .BYTE dotyczy bloku przeznaczonego do umieszczenia wyłącznie na stronie zerowej (będzie zawierał rozkazy strony zerowej), MADS będzie asemblował taki blok od adresu $0000. Typ .WORD oznacza że MADS będzie asemblował blok relokowalny od adresu $0100 i będzie przeznaczony do umieszczenia w dowolnym obszarze pamięci (nie będzie zawierał rozkazów strony zerowej).

Nagłówek bloku .RELOC przypomina ten znany z DOS, dodatkowo został on rozszerzony o 10 nowych bajtów czyli w sumie zajmuje 16 bajtów, np.:

HEADER            .WORD = $FFFF
START_ADDRESS     .WORD = $0000
END_ADDRESS       .WORD = FILE_LENGTH-1
MADS_RELOC_HEADER .WORD = $524D
UNUSED            .BYTE = $00
CONFIG            .BYTE (bit0)
@STACK_POINTER    .WORD
@STACK_ADDRESS    .WORD
@PROC_VARS_ADR    .WORD
  • MADS_RELOC_HEADER

Zawsze o wartości $524D co odpowiada znakom MR (M-ADS R-ELOC).

  • FILE_LENGTH

To długość bloku relokowalnego bez 16 bajtowego nagłówka.

  • CONFIG

Wykorzystany jest obecnie tylko bit0 tego bajtu, bit0=0 oznacza blok relokowalny asemblowany od adresu $0000, bit0=1 blok relokowalny asemblowany od adresu $0100

Ostatnie 6 bajtów zawiera informację o wartościach etykiet potrzebnych do działania stosu programowego @STACK_POINTER, @STACK_ADDRESS, @PROC_VARS_ADR jeśli zostały użyte podczas asemblacji bloków relokowalnych. Jeśli poszczególne bloki .RELOC zostały zasemblowane z różnymi wartościami tych etykiet i są one linkowane wystąpi wówczas komunikat ostrzeżenia Incompatible stack parameters. Jeśli stos programowy nie został użyty wartościami tych etykiet są zera.

Pseudo rozkaz .RELOC powoduje przełączenie MADS w tryb generowania kodu relokowalnego z uwzględnianiem rozmiaru argumentów rozkazów CPU 6502, 65816. W obszarze takiego kodu niemożliwe jest używanie pseudo rozkazów ORG LMB NMB RMB oraz dyrektywy .DS. Niemożliwy jest powrót MADS do trybu generowania kodu nie relokowalnego, możliwe jest wygenerowanie więcej niż jednego bloku .RELOC.

Użycie dyrektywy .RELOC powoduje dodatkowo zwiększenie licznika wirtualnych banków MADS przez co taki obszar staje się lokalny i niewidoczny dla innych bloków. Więcej informacji na temat wirtualnych banków w rozdziale Wirtualne banki pamięci OPT B-.

Na końcu bloku .RELOC wymagane jest wygenerowanie bloku aktualizacji, realizuje to pseudo rozkaz BLK z identyczną składnią jak dla bloku relokowalnego SDX (BLK UPDATE ADDRESS). Format zapisu takiego bloku aktualizacji nie jest jednak identyczny z SDX, ma następującą postać:

HEADER       WORD ($FFEF)
TYPE         CHAR (B-YTE, W-ORD, L-ONG, D-WORD, <, >)
DATA_LENGTH  WORD
DATA         WORD [BYTE]
  • HEADER

Zawsze o wartości $FFEF.

  • TYPE

Typ danych zapisany jest na bitach 0..6 tego bajtu i określa typ modyfikowanych adresów, znak < oznacza młodszy bajt adresu, znak > oznacza starszy bajt adresu.

  • DATA_LENGTH

To liczba 2-bajtowych danych (adresów) do modyfikacji.

  • DATA

To właściwy ciąg danych służących modyfikacji głównego bloku relokowalnego. Pod wskazanym tutaj adresem należy odczytać wartość typu TYPE a następnie zmodyfikować na podstawie nowego adresu ładowania.

Wyjątek stanowi blok aktualizacji dla starszych bajtów adresów >, dla takiego bloku w DATA zapisywany jest jeszcze dodatkowy bajt BYTE (młodszy bajt modyfikowanego adresu). Aby dokonać aktualizacji starszych bajtów, musimy odczytać bajt spod adresu WORD w DATA, dodać go do aktualnego adresu relokacji i dodać jeszcze młodszy bajt z BYTE w DATA. Tak nowo obliczony starszy bajt umieszczamy pod adresem WORD z DATA.

Symbole zewnętrzne

Symbole zewnętrzne informują, że zmienne i procedury które reprezentują będą znajdowały się gdzieś na zewnątrz, poza aktualnym programem. Nie musimy określać gdzie. Musimy jedynie podać ich nazwy oraz typy. W zależności od typu danych jakie reprezentuje symbol instrukcje asemblera tłumaczone są na odpowiednie kody maszynowe, asembler musi znać rozmiar używanych danych.

UWAGA: Aktualnie nie istnieje możliwość dokonywania operacji na symbolach external typu ^ (najstarszy bajt).

Symbole zewnętrzne mogą być używane w blokach relokowalnych .RELOC jak i w zwykłych blokach DOS.

Symbole zewnętrzne external deklarujemy używając pseudo rozkazu EXT lub dyrektywy .EXTRN:

label EXT type
label .EXTRN type
.EXTRN label1,label2,label3... type

Blok aktualizacji dla symboli external wywołujemy używając pseudo rozkazu BLK:

BLK UPDATE EXTERNAL

UWAGA: Zostaną zapisane symbole, które zostały użyte w programie.

Symbole external nie mają zdefiniowanej wartości tylko typ .BYTE .WORD .LONG .DWORD np.:

name EXT .BYTE

label_name EXT .WORD

 .EXTRN label_name .WORD

wait EXT .PROC (.BYTE delay)

Symbol external z deklaracją procedury .PROC przyjmuje domyślnie typ .WORD, próba odwołania się do nazwy takiej etykiety zostanie potraktowana przez MADS jako próba wywołania procedury, więcej na temat wywołań procedur .PROC w rozdziale Procedury.

W procesie asemblacji po napotkaniu odwołania do symbolu external zawsze podstawiane są zera.

Symbole external przydać się nam mogą wówczas gdy chcemy zasemblować program oddzielnie, niezależnie od reszty właściwego programu. W takim programie występują wówczas najczęściej odwołania do procedur, zmiennych które zostały zdefiniowane gdzieś indziej, na zewnątrz, a my nie znamy ich wartości tylko typ. W tym momencie z pomocą przychodzą symbole external, które umożliwiają asemblację takiego programu mimo braku właściwych procedur czy zmiennych.

Innym zastosowaniem symboli external mogą być tzw. pluginy programy zewnętrzne połączone z programem głównym i realizujące dodatkowe czynności. Są to swoistego rodzaje biblioteki, wykorzystujące procedury programu głównego, rozszerzające jego funkcjonalność. Aby stworzyć taki plugin należałoby określić jakie procedury udostępnia program główny (ich nazwy+parametry i typ) oraz stworzyć procedurę odczytu pliku z symbolami external, ta procedura realizowałaby dołączanie pluginów do głównego programu.

Poniżej format zapisu nagłówka w pliku z symbolami external typu B-YTE, W-ORD, L-ONG i D-WORD po wywołaniu przez BLK UPDATE EXTERNAL:

HEADER        WORD ($FFEE)
TYPE          CHAR (B-YTE, W-ORD, L-ONG, D-WORD, <, >)
DATA_LENGTH   WORD
LABEL_LENGTH  WORD
LABEL_NAME    ATASCII
DATA          WORD .. .. ..
  • HEADER

Zawsze o wartości $FFEE.

  • TYPE

Typ danych zapisany jest na bitach 0..6 tego bajtu i określa typ modyfikowanych adresów.

  • DATA_LENGTH

To liczba 2-bajtowych danych (adresów) do modyfikacji.

  • LABEL_LENGTH

To długość nazwy symbolu wyrażona w bajtach.

  • LABEL_NAME

To nazwa symbolu w kodach ATASCII.

  • DATA

Właściwy ciąg danych służących modyfikacji głównego bloku relokowalnego. Pod wskazanym tutaj adresem należy odczytać wartość typu TYPE a następnie zmodyfikować na podstawie nowej wartości symbolu.

Przykładem zastosowania symboli external i struktur .STRUCT jest przykładowa biblioteka prymitywów graficznych PLOT LINE CIRCLE z katalogu ..\EXAMPLES\LIBRARIES\GRAPHICS\LIB. Poszczególne moduły wykorzystują tutaj dość sporą liczbę zmiennych na stronie zerowej, jeśli chcemy aby adresy tych zmiennych były relokowalne musielibyśmy każdą z osobna zmienną zadeklarować jako symbol zewnętrzny przez EXT .EXTRN. Możemy to uprościć wykorzystując tylko jeden symbol zewnętrzny i strukturę danych .STRUCT. Za pomocą struktur definiujemy mapę zmiennych ZP, potem jeden symbol external ZPAGE typu .BYTE bo chcemy aby zmienne były na stronie zerowej. Teraz odwołując się do zmiennej musimy zapisać to w sposób wymuszający relokowalność np. ZPAGE+ZP.DX i tak powstał moduł całkowicie relokowalny z możliwością zmiany adresu zmiennych w przestrzeni strony zerowej.

Symbole publiczne

Symbole publiczne udostępniają zmienne i procedury występujące w bloku relokowalnym pozostałej części asemblowanego programu. Dzięki symbolom publicznym możemy odwoływać się do zmiennych i procedur zaszytych np. w bibliotekach.

Symbole publiczne mogą być używane w blokach relokowalnych .RELOC jak i w zwykłych blokach DOS.

MADS sam rozpoznaje czy podana do upublicznienia etykieta jest zmienną, stałą czy też procedurą zadeklarowną przez .PROC, nie jest wymagana żadna dodatkowa informacja jak w przypadku symboli zewnętrznych.

Symbole publiczne deklarujemy używając n/w dyrektyw:

.PUBLIC label [,label2,...]
.GLOBAL label [,label2,...]
.GLOBL label [,label2,...]

Dyrektywy .GLOBAL .GLOBL zostały dodane z myślą o kompatybilności z innymi assemblerami, ich znaczenie jest identyczne z dyrektywą .PUBLIC.

Blok aktualizacji dla symboli publicznych wywołujemy używając pseudo rozkazu BLK:

BLK UPDATE PUBLIC

Poniżej format zapisu nagłówka w pliku z symbolami publicznymi po wywołaniu przez BLK UPDATE PUBLIC:

HEADER        WORD ($FFED)
LENGTH        WORD
TYPE          BYTE (B-YTE, W-ORD, L-ONG, D-WORD)
LABEL_TYPE    CHAR (C-ONSTANT, V-ARIABLE, P-ROCEDURE, A-RRAY, S-TRUCT)
LABEL_LENGTH  WORD
LABEL_NAME    ATASCII
ADDRESS       WORD

MADS automatycznie dobiera odpowiedni typ dla upublicznianej etykiety:

  • C-ONSTANT etykieta nie poddająca się relokacji
  • V-ARIABLE etykieta poddająca się relokacji
  • P-ROCEDURE procedura zadeklarowana przez .PROC, podlega relokacji
  • A-RRAY tablica zadeklarowana przez .ARRAY, podlega relokacji
  • S-TRUCT struktura zadeklarowana przez .STRUCT, nie podlega relokacji

Jeśli symbol dotyczy struktury .STRUCT wówczas zapisywane są dodatkowe informacje (typ pola struktury, nazwa pola struktury, liczba powtórzeń pola struktury):

STRUCT_LABEL_TYPE    CHAR (B-YTE, W-ORD, L-ONG, D-WORD)
STRUCT_LABEL_LENGTH  WORD
STRUCT_LABEL_NAME    ATASCII
STRUCT_LABEL_REPEAT  WORD

Jeśli symbol dotyczy tablicy .ARRAY wówczas zapisywane są dodatkowe informacje (maksymalny zadeklarowany indeks tablicy, typ zadeklarowanych pól tablicy):

ARRAY_MAX_INDEX  WORD
ARRAY_TYPE       CHAR (B-YTE, W-ORD, L-ONG, D-WORD)

Jeśli symbol dotyczy procedury .PROC wówczas zapisywane są dodatkowe informacje, niezależnie od tego czy procedura miała czy też nie miała zadeklarowane parametry:

PROC_CPU_REG  BYTE (bits 00 - regA, 01 - regX, 10 - regY)
PROC_TYPE     BYTE (D-EFAULT, R-EGISTRY, V-ARIABLE)
PARAM_COUNT   WORD

Dla symboli dotyczących procedur .REG zapisywane są już teraz tylko typy tych parametrów w ilości PARAM_COUNT:

PARAM_TYPE    CHAR (B-YTE, W-ORD, L-ONG, D-WORD)
...
...

Dla symboli dotyczących procedur .VAR zapisywane są typy parametrów i ich nazwy. PARAM_COUNT określa całkowitą długość tych danych:

PARAM_TYPE    CHAR (B-YTE, W-ORD, L-ONG, D-WORD)
PARAM_LENGTH  WORD
PARAM_NAME    ATASCII
...
...
  • HEADER

Zawsze o wartości $FFED.

  • LENGTH

To liczba symboli zapisanych w bloku aktualizacji.

  • TYPE

Typ symbolizowanych danych B-YTE, W-ORD, L-ONG, D-WORD.

  • LABEL_TYPE
    • Typ symbolu: V-ARIABLE, C-ONSTANT, P-ROCEDURE, A-RRAY, S-TRUCT
    • Dla typu P zapisywane są dodatkowe informacje: PROC_CPU_REG, PROC_TYPE, PARAM_COUNT, PARAM_TYPE
    • Dla typu A zapisywane są dodatkowe informacje: ARRAY_MAX_INDEX, ARRAY_TYPE
    • Dla typu S zapisywane są dodatkowe informacje: STRUCT_LABEL_TYPE, STRUCT_LABEL_LENGTH, STRUCT_LABEL_NAME, STRUCT_LABEL_REPEAT

Typ symbolizowanych danych B-YTE, W-ORD, L-ONG, D-WORD.

  • LABEL_LENGTH

Długość etykiety symbolu publicznego wyrażona w bajtach

  • LABEL_LENGTH

Długość etykiety symbolu publicznego wyrażona w bajtach

  • LABEL_NAME

Etykieta symbolu publicznego zapisana w kodach ATASCII

  • ADDRESS

Adres przypisany symbolowi w bloku relokowalnym .RELOC. Ta wartość zostaje poddana relokacji poprzez dodanie do niej aktualnego adresu asemblacji.

  • PROC_CPU_REG

Informacja o kolejności użycia rejestrów CPU dla procedury typu .REG

  • PROC_TYPE

    • D-EFAULT domyślny typ wykorzystujący do przekazywania parametrów stos programowy MADS
    • R-EGISTRY parametry do procedury przekazywane są przez rejestry CPU .REG
    • V-ARIABLE parametry do procedury przekazywane są przez zmienne .VAR

  • PARAM_COUNT

Informacja o liczbie parametrów procedury .REG lub całkowitej długości danych zawierających informację o typie parametrów i ich nazwach .VAR.

  • PARAM_TYPE

Typ parametrów zapisany za pomocą znaków B W L D

  • PARAM_LENGTH

Długość nazwy parametru .VAR.

  • PARAM_NAME

Nazwa parametru w kodach ATASCII .VAR.

Dyrektywy .LONGA .LONGI

.LONGA ON|OFF
.LONGI ON|OFF

  • Dyrektywa .LONGA informuje assembler o rozmiarze rejestru akumulatora, 16bit gdy ON, 8bit gdy OFF.

  • Dyrektywa .LONGI informuje assembler o rozmiarze rejestrów indeksowych XY, 16bit gdy ON, 8bit gdy OFF.

  • Dyrektywy wpływają na rozmiar argumentu przy adresowaniu absolutnym CPU 65816.

.LINK 'filename'

Dyrektywa .LINK wymaga podania jako parametru nazwy pliku do relokacji. Akceptowane są tylko pliki DOS Atari, pliki SDX nie są akceptowane.

Jeśli adres ładowania pliku jest inny niż $0000 oznacza to że plik nie zawiera kodu relokowalnego, jednak może zawierać bloki aktualizacji dla symboli zewnętrznych i publicznych. Dyrektywa .LINK akceptuje pliki o dowolnym adresie ładowania, jednak relokacji poddawane są tylko te o adresie ładowania $0000, więcej szczegółów na temat budowy takiego pliku zostało zawartych w rozdziale Blok relokowalny .RELOC.

Dyrektywa .LINK pozwala na łączenie kodu relokowalnego z nierelokowalnym. MADS na podstawie bloków aktualizacji dokonuje automatycznej relokacji takiego pliku. Uwzględniane są wszystkie 3 rodzaje bloków aktualizacji ADDRESS EXTERNAL PUBLIC. Nie ma ograniczeń co do adresu pod którym umieszczany jest plik relokowalny.

Jeśli blok relokowalny do działania wymaga stosu programowego MADS wówczas etykiety @STACK_POINTER @STACK_ADDRESS @PROC_VARS_ADR zostaną automatycznie zaktualizowane na podstawie nagłówka bloku .RELOC. Wymagane jest aby bloki .RELOC i program główny operowały na tym samym stosie programowym jeśli jest on konieczny.