nasm汇编实现贪吃蛇
title: nasm汇编实现贪吃蛇
date: 2019-12-20 18:43:10
文章目录
- 0. 前言
- 1. 需求分析
- 2. 数据结构设计
- 3. 程序流程架构
- 4. 难点分析
- 5. 具体实现
- 6. 心得
0. 前言
出于汇编语言课程设计要求,设计一个由nasm汇编语言编写的贪吃蛇程序,可在“裸机”上运行。
详细代码见github。
1. 需求分析
- 一个正常的贪吃蛇程序
- 由nasm汇编语言编写
- 在“裸机”上单独运行,或由自创加载器加载运行
2. 数据结构设计
需要设定的全局变量如下:
snake
: 蛇身,由N个结点组成(由于纯汇编只有静态数组,所以必须固定蛇身长度的上限进行内存分配)。每个结点4字节,包含的数据如下:- 结点位置:
- 行号,1字节
- 列号,1字节
- 方向,1字节
- 图案,1字节
- 结点位置:
snake_len
: 蛇长度,4字节dir
: 方向,1字节speed
: 蛇前进速度,1字节fruit_pos
: 果子位置,2字节:- 行号,1字节
- 列号,1字节
score
: 分数,4字节xxx_msg
: 各类提示信息,字符串形式is_game_over
: 游戏是否结束,1字节
全局常量如下:
snake_len_max
: 蛇身最大长度snake_head_pat
: 蛇头图案snake_node_pat
: 蛇身结点图案
3. 程序流程架构
在贪吃蛇程序中,应该包含两个“线程”,线程A负责等待用户按键,线程B负责 snake 的前进、检查、更新等操作。
两个线程不受另一方影响,比如线程A在等待用户按键而停滞时,线程B会让 snake 不断前进。
那么问题来了,汇编怎么实现多线程呢?
其实,我们平时遇见的多线程(多进程),本质上是快速交替运行的程序。而在某一个时刻,只有一个程序在CPU运行,但由于快速(毫秒级)交替运行,所以我们看起来像是同时运行的。究其本质,是由操作系统根据一个定时器中断,每过一会儿(毫秒)就帮我们切换运行程序,从而营造出来的假象。(不考虑多CPU)
所以,问题的关键在于定时器中断。首先,它并不是由操作系统提供,而是由硬件产生,所以在没有操作系统的“裸机”上,也能实现多线程/进程。
综上所述,我们只需要将线程B交给定时器中断调用,而线程A由自己运行,那么就可以实现两者同时运行、互不影响。
在下述流程中,Begin
即线程A,new_int_1CH
即线程B。
Begin:clear() 清屏printStr() 打印提示信息等待用户按键。。。设置 new_int_1CH() 函数为 INT 1CH 中断程序。使得每过一段时间就会执行 new_int_1CH() 函数while 全局变量 is_game_over == 0:等待用户按键。。。根据按键设置全局变量 dirprintStr() 打印游戏结束信息retfnew_int_1CH:snakeMove() 蛇前进snakeShow() 显示蛇snakeCheck() 检查蛇是否撞到自己或者边界if 撞到:还原 INT 1CH 中断程序(在关中断的环境下进行)设置全局变量 is_game_over = 1else:if 吃到果子:蛇尾结点++蛇长度++分数++速度++fruitShow() 显示下一个果子
自顶向下设计,不考虑子函数的实现细节。
4. 难点分析
- 定时器,定时移动snake
- 生成随机数
解决方案:
INT 8
定时器中断,每过55ms就会被触发一次。在INT 8
中断程序中,会调用INT 1CH
中断,而原本的INT 1CH
程序只包含一条返回语句。所以,只需重写INT 1CH
中断程序,即可实现定时器功能。获取随机数:
mov ax, 0h ; 间隔定时器 out 43h, al ; 通过端口43h in al, 40h in al, 40h in al, 40h ; 访问3次,保证随机性 mov bl, 20 div bl ; ax/bl(20) = al......ah mov al, ah ; 余数 mov ah, 0 add al, 1 ; 1-20的随机数
5. 具体实现
代码见github。
由于生成的贪吃蛇二进制程序超过512字节,不能单独做为MBR
程序,所以需要由加载器加载,方能运行。
加载器代码见dou-loader。
运行截图如下:
输入7
,进入贪吃蛇程序:
Enter
键开始:
按w
,d
,s
,a
键,上右下左移动贪吃蛇。撞到边界或者自身,游戏结束:
6. 心得
项目总结:
- 贪吃蛇程序的分析——2小时
- 编写贪吃蛇程序——8小时
- 代码行数——580
此次项目的完成进度超出预算,其原因如下:
- 前期基础准备,加载器、时钟中断、键盘中断、IO中断等程序的编写,充分锻炼了汇编代码编写能力。
- 编码前的项目程序分析十分关键,这使得编码有目的、有依据,而不是凭空想象。其实,这就是软件工程的作用之处,需求分析、概要设计、详细设计、难点解决等。
- 相对完善、便于理解的注释,一手编码一手注释,很关键。
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