前回はNASMでアセンブルして、WLINKでリンクしてDOSの16ビットEXE形式の実行ファイルを作って実行できることを確認しました。昔とった何とかとは言え、忘却力の年寄りがｘ８６のアセンブラするのはうん十年ぶりです。記憶が怪しくなってます。そこで今回はｘ８６お得意のお兄さんお姉さん方には常識をおさらい。
※実機動作確認には以下を使用しております。
x86のメモリモデル（特に１６ビット）
１６ビットでアセンブラするにあたって思い出さなきゃと思ったのがメモリモデルです。この頃のx86は３２ビット／６４ビット切替の世界なのでメモリモデルは「フラット」一本。何もメンドイことはありませぬ。しかし、遥か太古の時代を振り返るとｘ８６のメモリモデル、魑魅魍魎の世界？でした。
列挙すれば以下のような感じ。
-
- Tiny
- Small
- Medium
- Compact
- Large
- Huge
- Flat
年寄の昔の記憶は大分怪しくなっていても、「慣れ親しんでいた」ということで抵抗感はまったくないのですが、これを最初から覚えろと言われたら、なんだかな～。
一応、御本家マイクロソフト社の「中の人」が上記について説明している文書があったので、URLを貼り付けておきます。
Tinyモデル
ポインタ的に言うと１６ビットNEARポインタのみの世界です。コードもデータもNEARのみ。さらに言えばコード・セグメントとデータ・セグメント（そしてスタック・セグメントなども）同じところを指してます。セグメントは１個だけね。よって使えるメモリ量は64Kバイト。さらに実行開始番地は0x100番地(インテル式に書けば 0100h番地）です。
ここまで書けばお分かりでしょう。古のMS-DOSの 「.COM」形式の実行モデルです。そしてこのモデルは8086の御先祖的立ち位置の8080用のOS
デジタルリサーチ社 CP/M-80
の .COM と同じです。プログラムは0x100番地スタート。0番地から0xFF番地までにはいろいろベクタとか、OSのワーク領域とかが割り当てられてました。まさにCP/M-80から「移植された」プログラム共のためのメモリモデルであったかと。知らんけど。
Smallモデル
ポインタ的に言うとやはり１６ビットNEARポインタのみの世界です。ただし、コード・セグメントとデータ・セグメントが異なる領域に割り当てられている想定です。MS-DOSの「.EXE」形式の一番シンプルな実行モデルね。コード６４Kバイトまで、データ６４Kバイトまで。合計で１２８Kバイト。
Mediumモデル
「.EXE」形式は変りませぬ。ついに複数セグメントを使い始めます。このモデルではコードについてFARポインタを使うようになります。データは依然としてNEARのみなので64KバイトMAXです。FARジャンプ、FARコールできるので8086の「巨大な１Mバイト」空間をほぼほぼコードに割り当て可能。最初のころはそんなにメモリがあって、何に使うのだとか言われたとか、言われないとか。
Compactモデル
「.EXE」形式は変りませぬ。こちらはコードについてはNEARのみ。データでFARポインタを使います。ようやく64Kバイトを超えるデータを扱えるっと。でも「１セグメント＝64Kバイト」という緊縛の中でね。しょっちゅう引っかかるんだ、この制限に。配列とか構造体とか１セグメント内にせよと、トホホ。
Largeモデル
「.EXE」形式は変りませぬ。ようやくコードもデータもFARポインタ（セグメント１６ビット：オフセット１６ビットの４バイト）です。まあ１セグメント＝６４Kのままだけれども。
じゃ、最初からLargeにしておけよ、という選択は無いのであります。１６ビットのｘ８６は、NEARで動いているときはキビキビと動いていても、FARになった瞬間に動きが鈍くなり、そしてメモリ効率も悪くなるんであります。
なるべく小さいメモリモデルを選択する
というのが金言。Largeなんてもったいない。
Hugeモデル
１６ビットｘ８６で、１セグメント＝６４Ｋバイトを超越して～ということで考え出されたモデルみたいです。お惚け老人は使ったことありません。とはいえハードウエアでセグメントの大きさは決まっているので、「みかけだけ６４Ｋバイトを超越」させるためにすごい苦労してセグメントの値を操作して辻褄を合わせているモデルみたいです。よって単純なFARポインタよりもさらにオーバヘッドがデカいのだと。
Flatモデル
80386以降のCPUで使える32ビットモードを使い、１セグメントは最大４Gバイトね、という世界に入るモードです。一応、入るときにセグメントを設定しているのだけれども１セグメントしかない（フラット）な世界なのでセグメントのあった世界のことは忘れてしまえます。あのセグメントとはいったい何だったの？
３２ビット化したWindows（Windows95などから）一般化するわけですが、それ以前からDOS上で動く各種のDOS Extender等で使われていたような。
ここでも拡張子は「.EXE」が使われているのですが、格納されているのは「３２ビット」のコードになるので、１６ビットの「.EXE」とは異なります。OSは走らせるときにどっちの方か確かめているハズ。
オマケ、WASM
OpenWatcom C/C++環境をインストールしたので、The Open Watcom Assembler、コマンド名WASMというアセンブラも自動的にインストールされてます。過去回でNASMインストールしてますが、これはFreeDOSが、CコンパイラはOpenWatcom 1.9推し、アセンブラがNASM推し、だったからです。
WASMをつらつらみるに、16/32 bitのアセンブラ（NASMは16/32/64対応）です。64ビットやらないのなら結構強力そう。特に「そそられる」部分が以下です。
オプションスイッチの中に、MASM（マイクロソフト）とTASM（ボーランド）の両巨頭の互換スイッチがあるではありませぬか。まあどこまでコンパチなんだか分からんけど。
後でWASMも使うかもですが、まあ、とりあえず予定通りNASMで行くってもんですかい。